Enhancement of electrocatalytic performance of Janus In2SSe monolayer for oxygen evolution reaction by the introduction of N

单层 过电位 电催化剂 化学 析氧 掺杂剂 杰纳斯 催化作用 光化学 无机化学 材料科学 物理化学 电化学 兴奋剂 纳米技术 有机化学 电极 光电子学
作者
Zhigang Cao,Yukai An
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:639: 158303-158303 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.158303
摘要

Non-metallic atom doping as efficient oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts has attracted much interest. In this work, the feasibility of N doped Janus In2SSe monolayers as an OER electrocatalyst is systematically investigated using first-principles calculations. The results suggest that the N substitution with high spin states for the S/Se atom in the Janus In2SSe monolayer can effectively enhance the electrocatalytic reactivity of adsorbed intermediates. The NS-In2SSe monolayer exhibit outstanding OER catalytic performance with small overpotential of 0.687 V. Moreover, the strong atomic interactions between the N dopant and intermediates can be contributed to the hybridization between the O- and N-p orbitals. Through the analysis of crystal orbital Hamilton population (COHP), the adsorption strength of OH species on the NS-In2SSe monolayer is stronger than that on the NSe-InSe monolayer, leading that the NS-In2SSe monolayer possesses a higher OER electrocatalytic activity. The fourth electron reaction step becomes exothermic when the real solution environment is considered, meaning that the desorption of O2 becomes easier under aqueous solution conditions. This work demonstrates the possibility of N doped Janus In2SSe monolayer as electrocatalyst and also offers new insights into designing SACs constructed by non-metal atoms.
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