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东华大学覃小红、季东晓北京大学骆明川Matter:提醒纳米金属氧化物纤维空心化应变调控机制
东华大学覃小红、季东晓北京大学骆明川Matter:提醒纳米金属氧化物纤维空心化应变调控机制 时间: 2024-04-14 21:54:51 |   作者: 华体会体彩

  期刊上宣布了题为“Kirkendall oxidation tailors lattice strain in transition metal oxides for efficient oxygen electrocatalysis”的研究效果。该效果报导了在纳米纤维金属氧化物柯肯达尔空心化过程中产生的晶格应变现象,完成了多种过渡金属氧化物金属中心域电子结构调控,理论核算结果验证了拉伸应变导致的过渡金属d带上移,大幅度的提高了其氧电催化功率,为开发高功能、低本钱新动力器材催化资料供给了一种成效显著的战略

  选用清洁动力是战胜当时环境恶化问题的有用解决方案。高效ORR和OER催化剂是清洁动力技术(燃料电池、水分化和金属空气电池等)的要害。贵金属(如铂、铱和钌等)是现在遍及的运用的ORR/OER催化资料,但它们的稀缺性、相对较差的稳定性和昂扬的本钱阻止了这些清洁动力技术的广泛应用,开发高效且经济实惠的代替资料至关重要。

  团队经过构建静电纺纳米纤维结构使过渡金属产生缓慢的柯肯达尔空心化,在不平衡的原子运动过程中形成了晶格应变现象,而且 在Co 3 O 4 、Fe 2 O 3 和NiO等过渡金属氧化物中均产生了不同程度(1.8%、2.0%和2.2%)的拉伸晶格应变,具有普适性。

  同步辐射近边吸收谱显现应变的中空Co 3 O 4 的白线强度低于未应变的资料,标明应变资料中有更少的3d空轨迹,倾向于表现为四面体Co 2+ 的电子特性。四面体Co 2+ (3d 7 [e 4 t 2 3 ])有三个未成对电子占有的反键轨迹,经过π键与O 2- 进行电子搬运,这有助于在电催化剂表面上与氧中间体的相互作用。

  经过Bader电荷剖析核算电荷差分密度,标明应变Co3O4将更多电荷搬运到O-O上有助于促进氧中间体*OOH的吸附。经过DFT核算,提醒了拉伸应变使Co3O4的d带中心上移0.11 eV,促进了Co 3d和O 2p轨迹的堆叠,有助于电子从Co位点向氧中间体*OH的搬运,然后优化了*OH的解吸能。使得本钱更低的过渡金属氧化物达到了与贵金属适当的氧催化功能。这一工作为开发高功能、低本钱新动力器材催化资料供给了一种新途径。

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