Graphene-covered transition metal halide molecules as efficient and durable electrocatalysts for oxygen reduction and evolution reactions

石墨烯 催化作用 分子 材料科学 氧还原反应 过渡金属 氧还原 金属 无机化学 卤化物 组合化学 纳米技术 电化学 化学 有机化学 物理化学 电极 冶金
作者
Detao Zhang,Jing Zhang,Lele Gong,Y. Zhu,Lipeng Zhang,Zhenhai Xia
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:21 (41): 23094-23101 被引量:9
标识
DOI:10.1039/c9cp04618f
摘要

Proton exchange fuel cells (PEFCs) are one of the most popular and promising energy conversion devices because of their highly stable and efficient membranes in acidic media, but there is a lack of durable non-noble metal electrocatalysts suitable for acidic environments. Herein, we designed a new type of electrocatalysts consisting of transition metal halide molecules covered by graphene sheets, which is supported by experiments. To rapidly screen the best catalysts from numerous candidate materials, the electronic structures, reaction free energies and overpotentials of those graphene-covered halide catalysts were studied by the first-principles calculations to predict the catalytic activities for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). An intrinsic descriptor, the electrostatic force induced by the metallic ions, was found to well describe the catalytic activities and provide a better understanding of the local electrical field effects on catalytic activities. The spin-down d-band center was also introduced to describe catalytic activities of the catalysts. The results demonstrate that the graphene-covered CrBr2 shows the best bifunctional catalytic activities for fuel cells while graphene-covered CoF2 could well facilitate H2O2 production. These catalysts are better than the best commercial noble metal catalysts (e.g., Pt and RuO2) in terms of overpotentials and activities. This work provides a theoretical base for rationally designing durable electrocatalysts with excellent catalytic activities.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
8D完成签到,获得积分10
2秒前
需要交流的铅笔完成签到 ,获得积分10
5秒前
盐碱地的小草完成签到 ,获得积分10
8秒前
呆萌刺猬完成签到 ,获得积分10
10秒前
CipherSage应助fourhairs采纳,获得10
13秒前
samtol完成签到,获得积分10
17秒前
spp完成签到 ,获得积分10
21秒前
张小度ever完成签到 ,获得积分10
21秒前
阳光的幻雪完成签到 ,获得积分10
22秒前
沉醉的中国钵完成签到,获得积分10
23秒前
倪小呆完成签到 ,获得积分10
23秒前
loey完成签到,获得积分10
25秒前
郑先生完成签到 ,获得积分10
26秒前
贰鸟应助沉醉的中国钵采纳,获得60
27秒前
慎独完成签到 ,获得积分10
29秒前
xjcy应助jhlz5879采纳,获得10
32秒前
Ryan完成签到 ,获得积分10
32秒前
jerry完成签到 ,获得积分10
33秒前
35秒前
乐观寻绿完成签到 ,获得积分10
36秒前
蓝色白羊完成签到 ,获得积分10
38秒前
李益强发布了新的文献求助10
39秒前
Goodenough完成签到 ,获得积分10
41秒前
mgr完成签到,获得积分10
42秒前
taozidetao完成签到 ,获得积分10
44秒前
why完成签到,获得积分10
51秒前
赵辰宇完成签到,获得积分10
51秒前
如意2023完成签到 ,获得积分10
55秒前
爱静静应助不爱吃香菜采纳,获得20
55秒前
李益强完成签到,获得积分20
56秒前
allia完成签到 ,获得积分10
58秒前
婷婷完成签到,获得积分10
58秒前
1分钟前
zhangyujin完成签到,获得积分10
1分钟前
独钓寒江雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
woshiwuziq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
shor0414完成签到 ,获得积分10
1分钟前
幻月完成签到,获得积分10
1分钟前
xcwy完成签到,获得积分10
1分钟前
九秋完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
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 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3162398
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813350
关于积分的说明 7899841
捐赠科研通 2472868
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316556
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631375
版权声明 602142