電子結構，特別是電荷態分析，在理解催化機理中起著至關重要的作用。
近日，云南大學Tianwei He以無金屬碳氮化硼(BCN)納米片為例，研究雜原子摻雜對二維(2D)無金屬納米材料邊緣活性位點電荷狀態的影響。
文章要點
1）觀察結果表明，摻雜引起了邊界Py軌道在費米能級附近的位移，并伴隨著其電荷態的改變。這些變化提供了對氮吸附描述符和關鍵加氫步驟的見解，最終導致競爭性電荷轉移機制的提出。
2）研究人員還篩選了五種具有氮還原反應(NRR)性能的BCN型結構(P@T1-C1,S@T1-B1,O@T1-B1,P@T1-B1C2和P@T1-B1C3)。BCN結構(S@T1-B1)表現出最低的NRR過電位，達到-0.2 V，這與提出的電荷競爭機制有關。
3）研究人員進一步探討了關鍵步驟加氫機理、構象關系的描述符和火山圖。此外，所提出的摻雜策略使2D BCN對太陽光譜具有更高的靈敏度，表明其作為潛在光催化劑的應用前景。
總的來說，本研究為非金屬原子摻雜BCN納米片在氮還原應用中的發展奠定了堅實的基礎，同時也為在二維光/電催化材料的更廣泛背景下微調邊緣位點活性提供了一個通用框架。
參考文獻
Youchao Kong, et al, Nonmetal Atom Doping Induced Orbital Shifts and Charge Modulation at the Edge of Two-Dimensional Boron Carbonitride Leading to Enhanced Photocatalytic Nitrogen Reduction, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI：10.1021/jacs.3c12780
https://doi.org/10.1021/jacs.3c12780
