Synergy of dual-atom catalysts deviated from the scaling relationship for oxygen evolution reaction

异核分子 同核分子 催化作用 过电位 Atom(片上系统) 密度泛函理论 石墨烯 化学物理 材料科学 化学 纳米技术 计算化学 物理化学 分子 计算机科学 有机化学 电极 电化学 嵌入式系统
作者
Cong Fang,Jian Zhou,Lili Zhang,Wenchao Wan,Yuxiao Ding,Xiaoyan Sun
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:86
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40177-1
摘要

Dual-atom catalysts, particularly those with heteronuclear active sites, have the potential to outperform the well-established single-atom catalysts for oxygen evolution reaction, but the underlying mechanistic understanding is still lacking. Herein, a large-scale density functional theory is employed to explore the feasibility of *O-*O coupling mechanism, which can circumvent the scaling relationship with improving the catalytic performance of N-doped graphene supported Fe-, Co-, Ni-, and Cu-containing heteronuclear dual-atom catalysts, namely, M'M@NC. Based on the constructed activity maps, a rationally designed descriptor can be obtained to predict homonuclear catalysts. Seven heteronuclear and four homonuclear dual-atom catalysts possess high activities that outperform the minimum theoretical overpotential. The chemical and structural origin in favor of *O-*O coupling mechanism thus leading to enhanced reaction activity have been revealed. This work not only provides additional insights into the fundamental understanding of reaction mechanisms, but also offers a guideline for the accelerated discovery of efficient catalysts.
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