堿性條件4e- ORR反應是開發非貴金屬氫能源電池技術的關鍵,但是ORR反應動力學通常受限于標度關系,其中*OOH吸附能與*OH有關,而且數值與最佳值之間存在恒定的差值。
有鑒于此,南方科技大學顧均副教授、李磊副教授等報道合成了一種結構確定的雙核Co2復合物,并且將這種雙核Co2吸附在炭黑表面,在堿性電解液中達到創紀錄的半波電位(0.972 V),對應于0.257 V過電勢。
DFT理論計算模擬和原位FTIR光譜表征表明雙原子位點能夠通過雙齒配位方式穩定*OOH中間體,降低*OOH和*OH之間的能量差值。由于更小的能量差,構筑的火山圖具有更高的ORR催化活性峰值。在Co雙原子位點的雙齒吸附*OOH結構降低O-O化學鍵,促進4e- ORR反應的發生。
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通過調節*OOH在雙原子位點的吸附結構,能夠影響標度關系,顯著增強ORR電催化性能。
參考文獻
Qidi Sun, Xian Yue, Linke Yu, Fu-Zhi Li, Yiwei Zheng, Meng-Ting Liu, Jian-Zhao Peng, Xile Hu, Hao Ming Chen, Lei Li*, and Jun Gu*, Well-Defined Co2 Dual-Atom Catalyst Breaks Scaling Relations of Oxygen Reduction Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c12705
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12705