Electrochemical Potential-Driven Shift of Frontier Orbitals in M–N–C Single-Atom Catalysts Leading to Inverted Adsorption Energies

化学 原子轨道 电化学 分子轨道 化学物理 催化作用 电化学电位 Atom(片上系统) 吸附 费米能级 石墨烯 计算化学 原子物理学 纳米技术 物理化学 电极 分子 材料科学 物理 量子力学 有机化学 计算机科学 嵌入式系统 电子
作者
Jincheng Liu,Feng Luo,Jun Li
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (46): 25264-25273 被引量:73
标识
DOI:10.1021/jacs.3c08697
摘要

Electronic structure is essential to understanding the catalytic mechanism of metal single-atom catalysts (SACs), especially under electrochemical conditions. This study delves into the nuanced modulation of "frontier orbitals" in SACs on nitrogen-doped graphene (N-C) substrates by electrochemical potentials. We observe shifts in Fermi level and changes of d-orbital occupation with alterations in electrochemical potentials, emphasizing a synergy between the discretized atomic orbitals of metals and the continuous bands of the N-C based environment. Using O2 and CO2 as model adsorbates, we highlight the direct consequences of these shifts on adsorption energies, unveiling an intriguing inversion of adsorption energies on Co/N-C SAC under negative electrochemical potentials. Such insights are attributed to the role of the dxz and dz2 orbitals, pivotal for stabilizing the π* orbitals of O2. Through this exploration, our work offers insights on the interplay between electronic structures and adsorption behaviors in SACs, paving the way for enhanced catalyst design strategies in electrochemical processes.
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
yar应助坚定的语芙采纳,获得10
1秒前
3秒前
3秒前
琪凯定理发布了新的文献求助10
4秒前
yuhang发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
炙心发布了新的文献求助10
6秒前
科目三应助认真银耳汤采纳,获得20
6秒前
顺利糜发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
小二郎应助17381362015采纳,获得10
10秒前
芙芙吃饱饱完成签到,获得积分10
10秒前
Halo完成签到,获得积分10
11秒前
IchenNG发布了新的文献求助30
11秒前
sxklp完成签到,获得积分10
11秒前
zxt完成签到,获得积分10
15秒前
再见梧桐发布了新的文献求助10
16秒前
弹剑作歌完成签到,获得积分10
17秒前
细腻的秋天完成签到 ,获得积分10
18秒前
阿铭完成签到 ,获得积分10
20秒前
小刘恨香菜完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
再见梧桐完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
支半雪发布了新的文献求助10
25秒前
27秒前
百事从欢发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
zhaoyuyuan发布了新的文献求助10
29秒前
宋某完成签到,获得积分10
30秒前
温柔以蓝发布了新的文献求助50
31秒前
31秒前
32秒前
FashionBoy应助陶醉的蜜蜂采纳,获得30
32秒前
Qian完成签到 ,获得积分10
33秒前
33秒前
yurenxiaojie发布了新的文献求助20
34秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3966955
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3512400
关于积分的说明 11163031
捐赠科研通 3247238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1793759
邀请新用户注册赠送积分活动 874603
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804432