Links
Contact Info.
  • Address:武汉珞狮路122号
  • Zip:430070
  • Tel:027-87651837
  • Fax:
  • Email:msc@whut.edu.cn
Current Location :> Home > News > Text
Work-function-induced Interfacial Built-in Electric Fields in Os-OsSe2 Heterostructures for Active Acidic and Alkaline Hydrogen Evolution

原创 大分子 顶刊收割机 2022-07-20 08:18 发表于广东

1. Angew.: Os-OsSe2异质结构内建电场用于酸性和碱性HER

武汉理工大学木士春等人报道采用DFT理论计算发现,具有中和功函数 (WF) 的 Os-OsSe2异质结平衡强 (Os) 和弱 (OsSe2) 吸附剂之间的电子态,并双向优化了 Os 位点的析氢反应 (HER) 活性,显著降低热力学能垒并加速动力学过程。实验上首次构建Os-OsSe2异质结,由于电荷平衡效应赋予的高活性位点,Os-OsSe2 在酸性和碱性介质中均表现出超低的 HER 过电位,在10 mA cm-2的电流密度下分别为26 mV和23 mV。

DFT首先计算Os、OsSe2 和 Os-OsSe2 上 HER 过程的吉布斯自由能 (G) 变化。Os、OsSe2、Os-OsSe2/Os 和 Os-OsSe2/OsSe2 中 Os 位点的 H* 吸附量分别为 -0.45、-0.35、0.11 和 -0.03 eV,表明将Os 和 OsSe2 整合成Os-OsSe2可以提高HER 活性。Os在Os-OsSe2中的Os金属侧失去电子,Os的过强ΔGH*被削弱。相反,OsSe2 侧的 Os 获得电子,OsSe2 较弱的 ΔGH* 增强因此实现氢结合能的双向优化,赋予Os-OsSe2高HER活性位点。

继续通过差分电荷密度(DCD)进一步探索Os-OsSe2的界面特性和电子变化。Os通过电子相互作用与OsSe2化学键合,并且伴随着界面处从Os到OsSe2的1.13 e- 的电子转移。另外,电子局域功函确定Os-OsSe2异质结构的界面上存在化学键和电子局部分布。二维切片显示 Os-OsSe2 超晶胞界面处的 Os 和 OsSe2 的化学键分配给 Os-Os 和 Os-Se 键。得益于界面处的电荷转移,与纯 Os 和 OsSe2 相比,Os-OsSe2 在费米能级附近具有更高的密度态。以上结果表明,Os-OsSe2 上的 HER 过程具有更快的催化动力学和更高的电子电导率。

进一步计算功函数 (WF) 理解电子转移的内在驱动机制和界面平衡效应。计算结果表明Os-OsSe2的WF介于Os和OsSe2之间,从而减少Os对H*的强吸附,增加OsSe2的弱吸附,实现ΔGH*的双向优化

Ding Chen, Ruihu Lu et al. Work-function-induced Interfacial Built-in Electric Fields in Os-OsSe2 Heterostructures for Active Acidic and Alkaline Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202208642

https://doi.org/10.1002/anie.202208642


2. ACS Catal.: 金属氧化物稳定的杂单原子用于氧化裂解异丁香酚

3. JACS: 电位驱动的 Cu 单原子重构为纳米颗粒以促进电化学还原硝酸盐

4. AFM: 界面包覆抑制原子热迁移稳定双原子电催化剂

5.  ACS Catal.: 二维 1T-MoS2边缘位点促进马来酸酐选择性加氢

6. Nano Research:F掺杂稳定Fe-N-C催化剂Fe3?位点用于提升CO? 还原

7. Angew.: 金属Rh上原子分散的MoOx促进碱性电催化析氢

8. ACS Catal.:用于高活性和选择性 CO2 电还原的原位活化In催化剂