Single Transition Metal Atom-Doped Graphene Supported on a Nickel Substrate: Enhanced Oxygen Reduction Reactions Modulated by Electron Coupling

基质(水族馆) 材料科学 石墨烯 Atom(片上系统) 联轴节(管道) 氧还原反应 电子 氧气 催化作用 过渡金属 氧还原 光化学 化学物理 兴奋剂 金属 无机化学 原子物理学 化学 纳米技术 光电子学 物理化学 冶金 物理 电化学 电极 计算机科学 量子力学 海洋学 嵌入式系统 地质学 有机化学 生物化学
作者
Xin Mao,Gurpreet Kour,Cheng Yan,Zhonghua Zhu,Aijun Du
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:123 (6): 3703-3710 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b12193
摘要

Single transition metal (TM) atom-doped graphene has been experimentally proved to be effective for catalyzing electrochemical reactions. However, oxygen reduction reactions (ORR) exhibit poor catalytic performance due to the high binding energy between the active site and the adsorbed species. Here, we propose a feasible strategy to modulate the binding strength of the oxygenated species on the graphitic nanosheet by introducing metal substrate gating. Density functional theory calculation results reveal the remarkable enhancement of ORR performance with the confinement of the Ni(111) surface, and the overpotentials for six different transition metal (TM) atom-doped pentagon|octagon|pentagon (5|8|5) graphene (TM@5|8|5G) systems on the Ni(111) surface can be significantly reduced, particularly for the case of Co@5|8|5G (from 0.98 to 0.33 V). This is mainly attributed to the electron coupling between the metal substrate and TM@5|8|5G. Moreover, the catalytic activity can be well modulated by adjusting d-band centers of TM atoms, leading to an ideal energy level of the d-band center for TM@5|8|5G on the Ni substrate (−1.48 eV), at which ORR can achieve the highest performance.
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
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
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
坨坨发布了新的文献求助10
1秒前
weapon发布了新的文献求助10
2秒前
xuxiuwei完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
大模型应助liberty采纳,获得10
2秒前
3秒前
小刀发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
Rita完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
粗心的蜜蜂完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
雏菊发布了新的文献求助10
7秒前
搜集达人应助檬沫熙采纳,获得10
7秒前
bingo驳回了棋士应助
8秒前
Rita发布了新的文献求助10
8秒前
传奇3应助倩Q采纳,获得10
8秒前
8秒前
月月完成签到,获得积分10
9秒前
苗条鱼发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
baibai完成签到,获得积分10
10秒前
陆壹伍615发布了新的文献求助10
10秒前
lovelana完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Owen应助Bazinga采纳,获得10
11秒前
爆米花应助努力哥采纳,获得10
11秒前
EmptyForest完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
杨文彬发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
liberty发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
小二郎应助XIA采纳,获得10
15秒前
胡房晓发布了新的文献求助10
16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
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 9000
Encyclopedia of the Human Brain Second Edition 8000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5684634
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5037948
关于积分的说明 15184748
捐赠科研通 4843860
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2596968
邀请新用户注册赠送积分活动 1549572
关于科研通互助平台的介绍 1508077