Unravelling the micro-mechanism of oxygen reduction reaction on Fe–N4 embedded in graphene

原子轨道 催化作用 石墨烯 Atom(片上系统) 密度泛函理论 分子轨道 化学 氧还原反应 氧气 化学物理 材料科学 纳米技术 计算化学 电子 物理化学 物理 电化学 电极 分子 计算机科学 量子力学 嵌入式系统 生物化学 有机化学
作者
Ya‐Min Li,Kazume Nishidate
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:51: 1471-1475 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.11.147
摘要

We conducted a first-principles density functional study on the FeN4 embedded in graphene (Fe–N4-Gra) for the Oxygen Reduction Reaction (ORR). Our study unraveled certain microscopic characteristics of the ORR process on the catalyst that are not readily observable in experiments. Firstly, we investigated the reduction preferences of the two oxygen atoms in the side-on form of O2. Our findings indicate that the 2p orbital of the Ob atom, located further from the central Fe atom, exhibits a significantly stronger overlap with the Fe 3d orbital compared to the Oa atom adjacent to Fe. This suggests a preferential reduction process occurring on the Ob atom. The Löwdin charge distribution between the two atoms further supports this observation. Secondly, we demonstrated that minimizing the orbital energy gap and enhancing the hybridization or resonance between the Fe-3d and O-2p orbitals is the origin of the activity of the Fe–N–C catalyst. We propose that future catalyst designs should consider expanding the Fe 3d or 4s orbital to overlap with the (σ2p)* orbital of O2 in order to achieve higher efficiency of 4 electron reduction process. These findings contribute to a deeper understanding of the ORR process on the Fe–N4-Gra catalyst and provide valuable insights for the development of more efficient catalysts in the future.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
JK完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
LAVINE发布了新的文献求助10
1秒前
小马甲应助宋相甫采纳,获得10
1秒前
1秒前
VergissH发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
柚子发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
彩色的奄完成签到,获得积分10
2秒前
Seven发布了新的文献求助10
2秒前
布丁完成签到,获得积分10
2秒前
Lei发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
拉拉啊了发布了新的文献求助10
3秒前
lifen发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
烟花应助1111采纳,获得10
3秒前
小w完成签到,获得积分10
4秒前
警长发布了新的文献求助10
4秒前
naomi完成签到,获得积分10
4秒前
尔玉完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
biofresh完成签到,获得积分10
5秒前
英勇真发布了新的文献求助10
6秒前
酷波er应助577采纳,获得10
6秒前
菲菲不是飞飞完成签到,获得积分10
6秒前
勤奋的含烟给勤奋的含烟的求助进行了留言
7秒前
Hello应助penguin采纳,获得10
7秒前
隐形曼青应助方源采纳,获得10
7秒前
7秒前
CodeCraft应助荔枝酱果冻采纳,获得10
7秒前
golfgold完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
flow发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
ycool完成签到 ,获得积分10
8秒前
桐桐应助凡仔采纳,获得10
9秒前
暴躁的元灵完成签到,获得积分10
9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
Feigin and Cherry's Textbook of Pediatric Infectious Diseases Ninth Edition 2024 4000
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
青少年心理适应性量表(APAS)使用手册 700
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5001832
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4246915
关于积分的说明 13231512
捐赠科研通 4045758
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2213210
邀请新用户注册赠送积分活动 1223392
关于科研通互助平台的介绍 1143701