在二维无形碳材料上的原子分散的Mn-Ir位点协同促进电化学整体水分裂
Chunxiang Liu1,2,3, Yizhuang Zhai1, Zexu Li1
1School of Chemistry, Beihang University, Beijing, 100191, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|March 3, 2025
概括
一种新的自我修复催化剂,PBN-Ir/Mn,显著增强了水的分裂,以获得可持续的能源. 这种持久的催化剂显示出优越的和氧演变反应,为工业应用铺平了道路.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 贵金属催化剂对于通过水分解实现可持续的能源转化至关重要.
- 提高催化剂活性和耐久性仍然是一个关键的挑战.
- 开发高效的电催化剂对于生产至关重要.
研究的目的:
- 开发一种全新的,高度活性和持久的催化剂,用于整体的水分.
- 为了研究 (Mn) 和 (Ir) 原子在一个多hexabenzocoronene网络 (PBN) 内的协同效应.
- 探索用于先进能源应用的自我愈合催化剂的潜力.
主要方法:
- 使用自愈过程合成PBN-Ir/Mn催化剂.
- 使用偏差校正高角度环状暗场扫描传输电子显微镜 (AC-HAADF-STEM) 和X射线吸收光谱 (XAS) 进行了表征.
- 对演变反应 (HER) 和氧演变反应 (OER) 的电化学性能测试.
- 在整体水分裂全细胞设置中进行耐用性测试.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以了解催化机制.
主要成果:
- 在多孔的PBN基板上确认了一个独特的原子尺度的Ir-Ir-Mn三角结构.
- 达到的超低超电位:在10 mA cm−2.2时为 HER 11 mV,为 OER 220 mV.
- 证明了突出的质量活动:425.92A mg-1对于HER和152.28A mg-1对于OER.
- 展现出特殊的耐用性,在整体水分裂中保持100小时以上的稳定性能.
- DFT计算显示,胺可以优化IRD频段中心,减少激活能量障碍.
结论:
- PBN-Ir/Mn催化剂在整体水分裂方面表现出卓越的性能和稳定性.
- 和原子之间的协同相互作用是增强催化活性的关键.
- 催化剂的可扩展性和耐用性表明,在可持续能源转换方面,工业应用具有显著的潜力.
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