En un estudio publicado en la revista Science China Chemistry , los autores diseñan e investigan sistemáticamente el efecto sitio-distancia de los catalizadores atómicos de Fe-Rh (Fe-Rhx @NC) respaldado por grafeno dopado con N para ORR mediante un enfoque teórico y experimental integrado.
Al utilizar el potencial electrostático (ESP) y el análisis de carga de Bader, los cálculos teóricos predicen que el efecto sitio-distancia cambia la estructura electrónica catalítica de diferentes distancias de sitios atómicos Fe-Rh (dFe-Rh ), optimizando la fuerza de adsorción del catalizador.
En consecuencia, motivados por estos cálculos teóricos, los autores diseñaron el Fe-Rhx @NC cataliza a través de una estrategia de confinamiento espacial y sintetiza el Fe-Rhx Catalizadores @NC con diferentes dFe-Rh .
Las imágenes TEM de escaneo de campo oscuro toroidal de alto ángulo (HAADF-STEM) demuestran aún más la síntesis exitosa de catalizadores a diferentes distancias atómicas Fe-Rh. La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y la espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) demostraron el efecto de la distancia del sitio sobre la fuerza de la interacción entre Fe y Rh.
El Fe-Rh2 @NC tiene la distancia atómica óptima para proporcionar el potencial de inicio más positivo (Eonset ) y un potencial de media onda (E1/2 ) de 1,01 y 0,91 V frente a RHE en comparación con Fe-Rh1 @NC (0,96 y 0,88 V) y Fe@NC (0,96 y 0,87 V), incluso superiores a los Pt/C comerciales (0,98 y 0,86 V).
Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) revelan que Fe-Rh2 @NC puede interactuar con O2 moderadamente, con energía de adsorción adecuada, propicia para promover el proceso cinético de ORR. En comparación con Fe@NC, el Fe-Rh2 El catalizador @NC tiene una densidad de estado proyectada más alta cerca del nivel de Fermi, lo que indica que el Fe-Rh2 El catalizador bimetálico @NC tiene una mayor capacidad de transferencia de electrones y un mayor rendimiento catalítico.
El investigador asociado Ding Tao y el profesor Yao Tao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China dirigieron este estudio. Los experimentos se realizaron mediante el cálculo de la teoría funcional de la densidad y técnicas de caracterización de la radiación sincrotrón.
Más información: Tong Liu et al, Regulación de la distancia del sitio atómico Fe-Rh para una reacción eficiente de reducción de oxígeno, Science China Chemistry (2024). DOI:10.1007/s11426-023-1889-6
Proporcionado por Science China Press
