Activity trends of Pd clusters supported on C2N for oxygen evolution and reduction reactions

析氧 吸附 催化作用 星团(航天器) 氧还原 氧气 氧还原反应 单层 化学物理 化学 密度泛函理论 电子结构 材料科学 电催化剂 计算化学 反应性(心理学) 无机化学 氧化还原 集群扩展 化学工程 组合化学 纳米技术 活动站点 工作(物理) 物理化学
作者
Longkun Huang,Min Li,Hui Wang,Long Zhang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (12) 被引量:11
标识
DOI:10.1063/5.0196323
摘要

Developing highly efficient electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) and reduction reaction (ORR) is crucial for future renewable energy technology. Here, we use first-principles calculations combined with genetic algorithm to determine the structures of various Pd clusters supported on experimentally available C2N monolayer and evaluate the OER and ORR performance. Our findings show that the activity of the supported Pd clusters is closely linked to the local geometrical and electronic structure of the active site. Furthermore, we establish the activity trends of the clusters based on the adsorption free energies of intermediates. In particular, C2N supported Pd7 and Pd8 clusters exhibit outstanding OER activity with low overpotentials. We identify a volcano relation for the OER on the clusters, suggesting that the high activity of the cluster is related to the moderate adsorption strength of intermediates. Mechanistic analysis indicates that the second water formation is the potential-determining step for ORR on the clusters due to the strong adsorption of *OH. Additionally, we identify a linear scaling relationship between the ORR overpotentials and adsorption free energies of *OH, demonstrating that reducing the adsorption strength of reaction intermediates on Pd clusters can improve the activity. This work unravels the activity trends of cluster catalysts and provides strategies for the rational design of highly efficient single-cluster catalysts for OER and ORR.
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
刚刚
小富婆发布了新的文献求助10
1秒前
疾风知劲草完成签到,获得积分10
1秒前
XXXX完成签到,获得积分10
2秒前
自然剑完成签到,获得积分20
2秒前
脑洞疼应助moyu123采纳,获得10
3秒前
红日阳光发布了新的文献求助10
3秒前
小蘑菇应助小玲子采纳,获得10
3秒前
4秒前
5秒前
在水一方应助受伤海秋采纳,获得10
6秒前
完美世界应助自然剑采纳,获得10
6秒前
6秒前
共享精神应助迷路的猎豹采纳,获得10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
小何发布了新的文献求助10
9秒前
科技hiu个完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
科目三应助sqq采纳,获得10
10秒前
orixero应助霏冉采纳,获得10
11秒前
哈哈镜阿姐应助海蓝云天采纳,获得10
11秒前
闪闪的清炎完成签到,获得积分20
11秒前
12秒前
fengmian发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
chenxin完成签到 ,获得积分10
12秒前
14秒前
清脆的水蜜桃完成签到,获得积分10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
16秒前
17秒前
17秒前
FYD发布了新的文献求助10
17秒前
ksx完成签到,获得积分10
17秒前
19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 Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
Psychology of Self-Regulation 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Red Book: 2024–2027 Report of the Committee on Infectious Diseases 500
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 5642264
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4758561
关于积分的说明 15017114
捐赠科研通 4800890
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2566214
邀请新用户注册赠送积分活动 1524333
关于科研通互助平台的介绍 1483913