Transition metal atoms (Fe, Co, Ni, Cu, Zn) doped RuIr surface for the hydrogen evolution reaction: A first-principles study

过渡金属 Atom(片上系统) 兴奋剂 电化学 氢原子 化学 吸附 金属 分解水 吉布斯自由能 无机化学 物理化学 结晶学 材料科学 催化作用 电极 热力学 有机化学 嵌入式系统 物理 光催化 生物化学 烷基 光电子学 计算机科学
作者
Manman Ren,Xiangyu Guo,Shiping Huang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:556: 149801-149801 被引量:38
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2021.149801
摘要

• Transition metal atom doped on the RuIr(1 1 1) surface terminated by Ru atoms is more stable than that by Ir atoms. • Zn-doped RuIr(1 1 1) surface has the best performance for HER reaction. • After doping, the best active sites migrate from Ir to Ru atoms. • Synergistic effect of Ru and Ir atoms promotes the HER activity on the surface. Electrochemical water splitting to produce hydrogen is an effective strategy to solve the energy shortage. Since hydrogen is easier to produce under acidic conditions, the development of electrocatalysts with high activity and stability is particularly important in acidic electrolytes. Based on this, we systematically studied the active sites of transition metal atoms doped RuIr(1 1 1) surface (TM-RuIr(1 1 1), TM = Fe, Co, Ni, Cu, Zn) for hydrogen evolution reaction (HER) through first-principles calculations. We find Zn-RuIr(1 1 1) has the best performance for HER and the Gibbs free energy change of the adsorbed H atom (△ G H* )and exchange current reach −0.03 eV and 1.68 A cm −2 , which is superior than Pt(1 1 1). Crystal Orbital Hamilton Population (COHP) analysis shows the △ G H* of adsorption surface with the same configuration is negatively correlated with calculated bond energy. Further Bader charge analysis reveals the doping transition metal changes the electronic properties of Ru atom and Ir atom near the doping site, thereby activating the Ru adjacent to the doped site so that the best active site migrates from Ir to Ru atom. The synergistic effect of Ru and Ir atoms promotes the HER activity on the surface. Our results help to understand the internal mechanism regulating HER activity on the RuIr surface and guide the design and synthesis of high-activity TM-RuIr catalysts.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
泡泡糖完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
加油发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
NEU_ZJH发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
YANNI发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3080发布了新的文献求助10
2秒前
Kuripa发布了新的文献求助10
2秒前
Archer完成签到,获得积分10
2秒前
orixero应助朴实颤采纳,获得10
2秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
上官若男应助kobe采纳,获得10
4秒前
鳄鱼宝宝完成签到,获得积分10
4秒前
why发布了新的文献求助10
5秒前
wan完成签到,获得积分10
5秒前
大力代荷发布了新的文献求助10
5秒前
共享精神应助cxxxx采纳,获得30
5秒前
Joshua完成签到,获得积分10
5秒前
Markus发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI6.3应助shineedou采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
QiaoHL完成签到 ,获得积分10
7秒前
zr完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
fleurie发布了新的文献求助10
7秒前
zyl完成签到 ,获得积分10
8秒前
xinL发布了新的文献求助10
8秒前
敏家发布了新的文献求助10
8秒前
Akim应助xsy采纳,获得10
8秒前
Joy发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6044266
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7810534
关于积分的说明 16244423
捐赠科研通 5190101
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2777241
邀请新用户注册赠送积分活动 1760359
关于科研通互助平台的介绍 1643594