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黃維院士/方漪蕓/李鑫哲AM：c-PtTe2 NSs實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的HER

暴露活性位點(diǎn)和優(yōu)化其與反應(yīng)中間體的結(jié)合強(qiáng)度是顯著提高二維（2D）材料催化性能的兩個(gè)重要策略。然而，尋求同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的有效方法仍面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

基于此，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士和方漪蕓副教授、西安交通大學(xué)李鑫哲研究員等人報(bào)道了一種適度的煅燒策略，將氧摻雜劑摻入一系列具有良好結(jié)構(gòu)和原子級(jí)的2D晶體碲化物納米片（c-PtTe₂ NSs、c-Pt₃Te₄ NSs和c-PtTe NSs）中，以制備相應(yīng)的氧摻雜非晶對(duì)應(yīng)物。

其中，a-PtTe₂ NSs具有最優(yōu)的吸附中間氫原子的吉布斯自由能（ΔG_H*）和極低的起始電位（~0 mV）、過(guò)電位（10 mA cm^-2時(shí)14 mV）和Tafel斜率（24.5 mV/dec）。此外，a-PtTe₂ NSs在連續(xù)4萬(wàn)次電位循環(huán)后，其活性衰減可以忽略不計(jì)，比基準(zhǔn)的商用Pt/C催化劑好很多。

通過(guò)c-PtTe₂ NSs和a-PtTe₂ NSs的投影態(tài)密度（PDOS）發(fā)現(xiàn)，a-PtTe₂ NSs中靠近費(fèi)米能級(jí)（E_F）的Pt 5d態(tài)占據(jù)率更高，表明其電子轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。同時(shí)，a-PtTe₂ NSs和c-PtTe₂ NSs的d波段中心分別位于-1.98 eV和-2.74 eV，a-PtTe₂ NSs的E_F以上最強(qiáng)峰更高，說(shuō)明其能在Pt位點(diǎn)附近接受更多的電子，有利于H*的吸附和轉(zhuǎn)移。

作者通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算了c-PtTe₂ NSs和a-PtTe₂ NSs上的H₂O解離步驟，對(duì)于c-PtTe₂ NSs，H₂O分子被較好地吸附在不配位的Pt位點(diǎn)上，并解離成OH*和H*中間體。生成的H*結(jié)合，然后與周圍的H₂O分子相互作用釋放H₂。

作者還計(jì)算了c-PtTe₂ NSs和a-PtTe₂ NSs在Pt位點(diǎn)上的ΔG_H*，a-PtTe₂ NSs的ΔG_H*為0.18 eV，低于c-PtTe₂ NSs的0.34 eV。因此，計(jì)算E_F周圍的部分電荷密度可以更好地顯示c-PtTe₂ NSs和a-PtTe₂ NSs中Pt位點(diǎn)的不同電子分布。

結(jié)果表明，在外加電場(chǎng)作用下，電子在a-PtTe₂ NSs的Pt位點(diǎn)周圍聚集，且a-PtTe₂ NSs中Pt位的軌道體積大于c-PtTe₂ NSs，有利于H*轉(zhuǎn)換。從c-PtTe₂ NSs轉(zhuǎn)化為a-PtTe₂ NSs后，Pt位點(diǎn)的電子性質(zhì)得到了有效優(yōu)化，顯著提高了HER性能。

Triggering Pt Active Sites in Basal Plane of Van der Waals PtTe₂ Materials by Amorphization Engineering for Hydrogen Evolution. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202301593.

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