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
香蕉觅云应助tt采纳,获得10
刚刚
1秒前
夏远行发布了新的文献求助10
1秒前
古药完成签到,获得积分10
2秒前
Jupiter完成签到,获得积分10
2秒前
宁静致远QY完成签到,获得积分10
2秒前
feizao完成签到,获得积分10
2秒前
xc完成签到,获得积分10
3秒前
小羊发布了新的文献求助10
3秒前
宋江他大表哥完成签到,获得积分10
4秒前
田...完成签到,获得积分10
4秒前
刘家诚完成签到 ,获得积分10
4秒前
万能图书馆应助六神曲采纳,获得10
5秒前
桃子完成签到 ,获得积分10
6秒前
快乐小海带完成签到,获得积分10
6秒前
xxy完成签到,获得积分20
7秒前
幸福的蓝血完成签到,获得积分10
7秒前
肥鱼不会飞完成签到,获得积分10
7秒前
AA完成签到 ,获得积分10
7秒前
阿燕完成签到 ,获得积分20
7秒前
灯座发布了新的文献求助10
7秒前
果果完成签到,获得积分10
7秒前
9秒前
风信子完成签到,获得积分10
10秒前
科研废柴完成签到,获得积分10
10秒前
MissMar发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
1281440966完成签到,获得积分10
11秒前
神奇海螺完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
bkagyin应助包容的画板采纳,获得10
11秒前
帅气的高跟鞋完成签到,获得积分10
12秒前
机智的觅风完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
嘘_别吵完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
pp发布了新的文献求助10
15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
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
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 5765205
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5559522
关于积分的说明 15407703
捐赠科研通 4900027
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2636147
邀请新用户注册赠送积分活动 1584368
关于科研通互助平台的介绍 1539610