雙原子催化劑,特別是那些具有異核活性位點的催化劑,最近因其在具有相對較高能量勢壘的反應(如析氧反應)中優于單原子催化劑而受到廣泛關注。異核雙原子催化劑的合理設計和合成具有巨大的意義,但迄今為止,由于結構和催化性能之間缺乏明確的相關性,一直受到困擾。
有鑒于此,中國科學院大連化物所彭章泉研究員、許軍元副研究員、中國科學院上海硅酸鹽研究所宋二紅副研究員等報道了使用大環分子前體約束的策略,在碳材料載體上修飾一系列過渡金屬(MT、Ni、Co、Fe、Mn或Cu)-貴金屬(Mn、Ir或Ru)雜雙原子OER催化劑。
觀察發現一個顯著的催化活性變化趨勢:Cu-MN<MN-MN<Fe-MN<MN<Co-MN<Ni-MN。然而,反應的途徑沒有改變,仍然遵循傳統的吸附反應機制。MT原子對性能的影響可能源于關鍵中間體(即*OH、*O和/或*OOH)的不同吸附/解吸行為,說明ΔG*OOH-ΔG*OH可以作為催化活性的描述符。
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這項工作提供了合成具有獨特配位結構和不同組成的雙原子活性位點的策略,有助于深入研究催化機理,有可能通過進一步優化,發展用于OER的雙原子催化劑。
參考文獻
Nanfeng Xu, Yuxiang Jin, Qiunan Liu, Meng Yu, Xiao Wang, Chao Wang, Wei Tu, Zhirong Zhang, Zhigang Geng, Kazu Suenaga, Fangyi Cheng, Erhong Song, Zhangquan Peng, Junyuan Xu, Rational Design of Diatomic Active Sites for Elucidating Oxygen Evolution Reaction Performance Trends, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413749
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413749