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中南大学刘敏团队发表单原子Fe-N-C催化剂的理论研究成果-(转载:中南大学新闻网门户网站)

发布时间:2022-04-25    作者:刘康    来源:中南大学主页    浏览次数:    打印


本网讯 近日,国际著名期刊Nature communications杂志在线发表了中南大学开云app官网(中国)有限公司刘敏教授课题组的最新研究成果,论文题为“Insights into the activity of single-atom Fe-N-C catalysts for oxygen reduction reaction”。中南大学为该论文的第一完成单位及通讯作者单位,刘康博士后为文章的第一作者,刘敏教授为唯一通讯作者。该开云app官网(中国)有限公司对单原子Fe-N4位点氧还原反应活性的调控、起源、描述符以及描述符之间的内在关系进行了详细的研究,为设计单原子氧还原反应催化剂提供了理论指导。

单原子Fe-N-C催化剂在氧还原反应(ORR)中受到了广泛的关注。然而,Fe-N-C催化剂的ORR反应活性的来源并不清楚,从而阻碍了Fe-N-C催化剂的进一步发展。因此,通过密度泛函理论计算,从前线轨道的空间分布和能级分布角度提供了理解Fe-N4位点ORR活性的模型。以双空位缺点调控单原子Fe-N4位点ORR活性为例,从电子结构上证明了Fe-N4位点氧还原反应活性的起源是Fe 3dz2、3dyz (3dxz)和O2π*轨道之间的杂化作用。数据拟合的结果表明Fe-O键长、自旋态d带中心间隙、Fe位点磁矩、O2*磁矩等描述符与单原子Fe-N4位点ORR活性之间具有近线性的关系,可以准确的预测Fe-N4位点的ORR活性。此外,这些描述符主要分布在两个差异明显的区域内,即活跃的Fe-N4位点和平庸的Fe-N4位点,这与Fe 3d投影轨道在Z方向的分布高度有密切的关系。这项开云app官网(中国)有限公司为单原子M-N-C催化剂的ORR活性起源提供了新见解,为高性能单原子催化剂的设计提供了理论指导。




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