作为氧气还原反应的高效电催化剂的NiPd联合化协调石墨烯:一个第一原则的确定
Kaiwen Huang1, Weihua Yang1, Lei Li2
1Department of Physics, Xiamen University, Xiamen 361005, China. yhwen@xmu.edu.cn.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|July 3, 2023
概括
在燃料电池和电池方面,开发高效的氧降解反应 (ORR) 电催化剂是关键. 配合NiPd的N-协调型石墨烯 (NiPdN6-G) 是一个低成本,高性能替代催化剂的有希望的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 高能量密度燃料电池和金属空气电池的商业化受阻于缓慢的氧降解反应 (ORR) 动力学.
- 基催化剂是有效但昂贵的,推动了对高效和负担得起的替代品的搜索.
研究的目的:
- 作为ORR电催化剂,研究NiPd辅助N-协调石墨烯 (NiPdN6-G) 的结构和催化特性.
- 评估NiPdN6-G作为能量转换和储存设备中金的潜在替代品.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 的计算被用来研究NiPdN6-G的ORR机制.
- 对ORR中间体和过渡状态的结构稳定性,反应途径,活性点和能量障碍的分析.
主要成果:
- NiPdN6-G具有结构和热力学稳定性.
- 在15个可能的ORR路径中,8个显示出与纯相比较低的能量障碍.
- 在NiPdN6-G上最优的ORR路径具有0.14 eV的最大能量屏障和0.37 V的超电位.
结论:
- NiPdN6-G 显示出对氧减少反应的优异催化活性.
- 这种材料为能源设备中ORR应用提供了基催化剂的有希望的,具有成本效益的替代品.
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