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四川大學(xué)Nature子刊：共摻雜SrIrO3高效催化酸性O(shè)ER！

電催化水分解是一種很有前途的可持續(xù)制氫途徑，但陽(yáng)極析氧反應(yīng)（OER）的高過(guò)電位給該工藝帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。其中，基于SrIrO₃的鈣鈦礦型催化劑在酸性O(shè)ER中表現(xiàn)出很大的潛力，但其高活性的來(lái)源尚不清楚。

基于此，四川大學(xué)李高仁教授等人報(bào)道了一個(gè)共摻雜的SrIrO₃體系，以提高OER的活性，并闡明催化活性的來(lái)源。共摻雜的SrIrO₃在傳統(tǒng)電解槽和質(zhì)子交換膜（PEM）水電解槽中均表現(xiàn)出較高的OER電催化活性，明顯優(yōu)于商用IrO₂催化劑。

VASP解讀

通過(guò)DFT計(jì)算，作者研究了共摻雜的SrIrO₃體系催化性能提高的機(jī)理。計(jì)算得到的自由能圖顯示，所有模型的速率決定步驟都是*OOH的形成。無(wú)論是表面還是體相的Co摻雜，都不會(huì)改變IrO₆八面體的配位結(jié)構(gòu)，只能在一定程度上增強(qiáng)OER的催化活性。

其中，Co溶解后形成的表面不飽和IrO_x的OER活性顯著提高，過(guò)電位降低了311-344 mV，表明Co可能不直接參與催化，而是通過(guò)位點(diǎn)溶解促進(jìn)表面重構(gòu)，導(dǎo)致更多低配位IrO_x活性位點(diǎn)快速暴露。

此外，態(tài)密度（DOS）分析表明，Co摻雜顯著影響Co-O-Ir橋氧，使O 2p帶中心向費(fèi)米能級(jí)移動(dòng)。O 2p帶中心的移位極大地影響了催化劑的表面穩(wěn)定性，表明Co摻雜的主要作用是改變SrIrO₃的表面穩(wěn)定性，促進(jìn)表面重構(gòu)和IrO_x活性位點(diǎn)的形成。

同時(shí)，Co的摻雜和溶解顯著影響Ir 3d帶中心，其負(fù)移導(dǎo)致*OOH自由能降低，顯著增強(qiáng)了OER催化活性。結(jié)果表明，中等的O 2p帶中心和較低的Ir 3d帶中心對(duì)SrIrO₃基催化劑的催化活性至關(guān)重要。

The formation of unsaturated IrO_x in SrIrO₃ by cobalt-doping for acidic oxygen evolution reaction. Nat. Commun., 2024, DOI: 10.1038/s41467-024-46801-y.

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