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(純計算)山東大學(xué)馬衍東/戴瑛團隊Phys. Rev. Appl.: 主族金屬與過渡金屬耦合作為雙原子催化劑用于NORR

時間：2023-02-07 來源： 瀏覽：

(純計算)山東大學(xué)馬衍東/戴瑛團隊Phys. Rev. Appl.: 主族金屬與過渡金屬耦合作為雙原子催化劑用于NORR

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收錄于合集
2023年2月1日，Phys. Rev. Appl.在線發(fā)表了山東大學(xué)馬衍東和戴瑛教授課題組的研究論文，題目為《Coupling a Main-Group Metal with a Transition Metal to Create Biatom Catalysts for Nitric Oxide Reduction》。

開發(fā)用于可再生能源的高效雙原子催化劑變得越來越有價值，但其仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。在此研究中，通過大規(guī)模第一性原理計算，作者提出了一種 主族金屬與過渡金屬 (TM)耦合的設(shè)計原理， 以探索用于一氧化氮還原反應(yīng)(NORR)的雙原子催化劑， 即在氮摻雜石墨烯上錨定Mg/Al/Ga?TM二聚體。作者提出了 一種全面的篩選策略 ，以識別 此類催化劑的潛在候選物 。根據(jù) 該 策略， 從24個候選雙原子催化劑中篩選出了Mg-Ni@NC和Ga-Cr@NC，這些催化劑具有高活性和選擇性，可以直接將NO轉(zhuǎn)化為NH3 。這種高催化活性與原子間的協(xié)同相互作用有關(guān)。此外， 基于主族金屬和過渡金屬中心之間的相互作用 ，提出了一種“donation-backdonation-redonation”機制來表征NO活化 。此外， Δ ε s/p→d 被識別為一種有效的定量描述符來預(yù)估計這種催化劑候選物的數(shù)量 。此工作為面向NORR的雙原子催化劑的合理設(shè)計提供了策略。

圖1 原子結(jié)構(gòu)、五步篩選策略和結(jié)合能
圖2 吸附能和電荷轉(zhuǎn)移機制
圖3  電荷轉(zhuǎn)移、差分電荷密度、吉布斯自由能和PDOS

圖4 吉布斯自由能和極限電勢

【 論文鏈接 】
Zang, Y., Wu, Q., Wang, S. et al. Coupling a Main-Group Metal with a Transition Metal to Create Biatom Catalysts for Nitric Oxide Reduction. Phys. Rev. Appl ., 2023 , 19, 024003. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.19.024003

【其他相關(guān)文獻】

[1] Niu, H., Zhang, Z., Wang, X. et al. A feasible strategy for identifying single-atom catalysts toward electrochemical NO-to-NH3 conversion. Small , 2021 , 17, 2102396. https://doi.org/10.1002/smll.202102396
[2]  Niu, H.,  Zhang, Z.,  Wang, X. et al. Theoretical insights into the mechanism of selective nitrate-to-ammonia electroreduction on single-atom catalysts. Adv. Funct. Mater. , 2021 , 31, 2008533. https://doi.org/10.1002/adfm.202008533

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