第一性原理揭示金属插层双苯撑双层膜的氧还原/氧析出催化机制
8月10日消息,巴西圣保罗联邦大学和圣保罗州立大学的研究团队在arXiv发表预印本论文(2608.07782),系统研究了金属插层双苯撑双层膜(B/M/B,M=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Nb,Ru,W,Os,Pt)的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)催化性能。
研究团队由Henri G. Mendonca、Pedro H. Souza、Walter Orellana和Roberto H. Miwa完成。他们采用密度泛函理论(DFT)结合计算氢电极方法,评估了双苯撑晶格中square碳位点(C468)上的反应能量学。
研究发现,多个B/M/B系统展现出具有竞争力的ORR和OER过电位。特别是含Ru、Os和Pt的系统在理论过电位方面可与商用贵金属催化剂相媲美。研究还揭示了金属-碳相互作用的电子结构特征如何调控催化活性位点,为合理设计非贵金属电催化剂提供了理论框架。
双苯撑(biphenylene)是一种新型二维碳同素异形体,于2021年首次合成,其晶格中包含四元环、六元环和八元环的交替结构,提供了独特的碳配位环境。将金属原子插层到双层双苯撑之间,可以调控电子结构并创造高活性催化位点,这为氢能燃料电池和电解水装置中的催化剂设计开辟了全新材料平台。
(来源:arXiv)