Identification of the highly active Zn-N4 sites with pyrrole/pyridine-N synergistic coordination by dz2+s-band center for electrocatalytic H2O2 production

活动中心 吡啶 合理设计 化学 吡咯 密度泛函理论 活动站点 金属 选择性 无机化学 组合化学 计算化学 纳米技术 催化作用 材料科学 有机化学
作者
Rui Chen,Wei Liu,Zhiyuan Sang,Jingjing Jia,Zhenxin Li,Jiahuan Nie,Qiao Jiang,Zixian Mao,Baitong Guo,Qiuying Wang,Feng Hou,Lichang Yin,De’an Yang,Ji Liang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier]
卷期号:98: 105-113 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.06.021
摘要

Single metal atoms anchored on nitrogen-doped carbon materials (M-N4) have been identified as effective active sites for catalyzing the two-electron oxygen reduction reaction (2e-ORR). However, the relationship between the local atomic/electronic environments of the M-N4 sites (metal atoms coordinated with different types of N species) and their catalytic activity for 2e-ORR has rarely been elaborated clearly, which imposes significant ambiguity for the rational design of catalysts. Herein, guided by the comprehensive density-functional theory calculations and predictions, a series of Zn-N4 single-atom catalysts (SACs) are designed with pyrrole/pyridine-N (NPo/NPd) synergistic coordination and prepared by controlling the pyrolysis temperature (600, 700, and 800 °C). Among them, the dominated Zn-N4 configurations with rationally combined NPo/NPd coordination show *OOH adsorption strength close to the optimal value, much superior to those with mono N species. Thus, the as-prepared catalyst exhibits a high H2O2 selectivity of over 90% both in neutral and alkaline environments, with a superb H2O2 yield of up to 33.63 mol g−1 h−1 in an alkaline with flow cell. More importantly, a new descriptor, dz2+s band center, has been proposed, which is especially feasible for predicting the activity for metal types with fully occupied s and d orbitals. This work thus presents clear guidance for the rational design of highly active SACs toward ORR and provides a complement to the d-band theory for more accurately predicting the catalytic activity of the materials.
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
选择空间完成签到 ,获得积分10
1秒前
刘一完成签到 ,获得积分10
2秒前
LY完成签到 ,获得积分10
4秒前
稳重乌冬面完成签到 ,获得积分10
9秒前
单小芫完成签到 ,获得积分10
17秒前
111完成签到 ,获得积分10
18秒前
Chany完成签到 ,获得积分10
25秒前
RYAN完成签到 ,获得积分10
34秒前
w0r1d完成签到 ,获得积分10
36秒前
魂梦与君同完成签到 ,获得积分10
36秒前
oxygen完成签到 ,获得积分10
39秒前
橘x应助zyjsunye采纳,获得80
41秒前
烟花应助额对采纳,获得10
41秒前
45秒前
wBw完成签到,获得积分0
49秒前
追梦完成签到,获得积分10
50秒前
52秒前
54秒前
Yang完成签到,获得积分10
55秒前
hyxu678完成签到,获得积分10
58秒前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
额对发布了新的文献求助10
1分钟前
ycc完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
FashionBoy应助ttssooe采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
无道则愚完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
小番茄完成签到,获得积分10
1分钟前
ailemonmint完成签到 ,获得积分10
1分钟前
guangshuang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
pangminmin完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
落雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
充电宝应助迷人迎曼采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
Akim应助洁净之玉采纳,获得10
1分钟前
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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6034684
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7745173
关于积分的说明 16206229
捐赠科研通 5181017
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2772840
邀请新用户注册赠送积分活动 1756017
关于科研通互助平台的介绍 1640848