贵金属单位的内在活动识别用于电催化演变的单位
Li Quan1, Xin Zhao2, Li-Ming Yang1
1Key Laboratory of Material Chemistry for Energy Conversion and Storage (Ministry of Education), Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei, 430074, China.
具有定义的M-N4位点的单原子催化剂 (M1-N-C) 允许客观评估演化反应 (CER). Pt1-N-C表现出优越的活性,受中间结合强度的控制,指导未来Cl2电合成的催化剂设计.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 单原子催化剂为演化反应 (CER) 提供了高原子利用率.
- 缺乏明确的结构阻碍了对CER单原子催化剂内在活性的理解.
- 添加的纳米碳素为原子分散的金属站点提供了稳定的支.
研究的目的:
- 准备和表征原子分散的贵金属 (Pt,Ir,Ru) 在添加碳框架 (M1-N-C) 中,具有一致的M-N4协调环境.
- 客观地评估和比较这些单原子催化剂对演化反应的内在催化活性.
- 阐明Cl2电合成活动趋势的机制和确定关键描述因素.
主要方法:
- 在化纳米碳化合物 (M1-N-C) 上合成原子分散的贵金属 (Pt,Ir,Ru).
- 电化学测量以评估演变反应的催化活性.
- 操作拉曼光谱和准现场电子磁共振 (EPR) 光谱用于机械学研究.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以调查反应路径和电子性质.
主要成果:
- 所有合成的M1-N-C催化剂都通过直接Cl介导的Vomer-Heyrovský机制对CER表现出活性.
- 催化活性遵循了这一趋势:Pt1-N-C > Ir1-N-C > Ru1-N-C.
- DFT的计算显示,在M-N4位点上的Cl*-Cl中间体的结合强度,受d频段中心的影响,决定了观察到的活性趋势.
结论:
- 在M1-N-C中M-N4部分为评估内在CER活动提供了一个可靠的平台.
- Cl*-Cl中间体的结合强度是设计Cl2电合成的高效单原子催化剂的关键热力学描述因素.
- 这项研究为用于有价值的化学生产的单原子催化剂的合理设计提供了一条途径.
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