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北航張瑞豐AM：基于MXene的高度穩(wěn)定和活性的雙功能ORR/OER雙原子催化劑的合理設(shè)計(jì)

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北航張瑞豐AM：基于MXene的高度穩(wěn)定和活性的雙功能ORR/OER雙原子催化劑的合理設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)高活性和雙功能氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)催化劑引起了人們對(duì)金屬-空氣電池的極大興趣。而過(guò)渡金屬(TM)原子催化劑(ACs)已被提出作為新型雙功能電催化材料，不僅成本低、穩(wěn)定性高、催化劑利用率高，而且具有改進(jìn)的ORR/OER雙功能電催化性能。
基于此，北京航空航天大學(xué)張瑞豐等人通過(guò)在表面引入非貴金屬(如Fe/Co/Ni)，提出了一種基于MXene的雙功能催化劑。
北航張瑞豐AM：基于MXene的高度穩(wěn)定和活性的雙功能ORR/OER雙原子催化劑的合理設(shè)計(jì)
這些結(jié)果表明，Ni1/Ni2和Fe1/Ni2改性的MXene基雙原子催化劑(DAC)對(duì)雙功能ORR/OER的超高活性優(yōu)于眾所周知的具有低過(guò)電位的單功能催化劑，如用于ORR的Pt(111)和用于OER的IrO2(110)。
易于調(diào)節(jié)基于MXene的DAC的催化活性，為MXene中的可調(diào)催化行為提供了一條新途徑。電子結(jié)構(gòu)分析表明，基于MXene的DAC的優(yōu)異催化活性歸因于電子捕獲能力和Fe/Co/Ni吸附劑與MXene底物之間的協(xié)同相互作用。
北航張瑞豐AM：基于MXene的高度穩(wěn)定和活性的雙功能ORR/OER雙原子催化劑的合理設(shè)計(jì)
這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了基于MXene的雙功能ORR/OER催化劑是有希望的候選者，而且還為合理設(shè)計(jì)不含貴金屬的雙功能DAC提供了新的理論見(jiàn)解，并為MXenes在水性金屬-空氣電池中的應(yīng)用提供了新的機(jī)會(huì)。
Rational design of highly stable and active MXene-based bifunctional ORR/OER double-atom catalysts. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202102595

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