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Regulación de la distancia atómica del sitio Fe-Rh para una reacción eficiente de reducción de oxígeno.

Regulación de la distancia atómica del sitio Fe-Rh para una reacción eficiente de reducción de oxígeno.

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El efecto de banda del catalizador con átomos de Fe-Rh soportado por grafeno dopado con N puede mejorar eficazmente la actividad de reducción de oxígeno del catalizador. Crédito: Prensa científica de China

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El efecto de banda del catalizador con átomos de Fe-Rh soportado por grafeno dopado con N puede mejorar eficazmente la actividad de reducción de oxígeno del catalizador. Crédito: Prensa científica de China

en un estudio publicado en la revista ciencia química chinalos autores diseñaron y estudiaron sistemáticamente el efecto de distancia del sitio de los catalizadores atómicos de Fe-Rh (Fe-Rhs@NC) apoyó el grafeno dopado con N para ORR a través de un enfoque teórico y experimental integrado.

Utilizando el potencial electrostático (ESP) y el análisis de carga de Bader, los cálculos teóricos predicen que el efecto de distancia del sitio cambia la estructura electrónica catalítica para diferentes distancias del sitio atómico Fe-Rh(d).Fe-Rh), mejorando la fuerza de absorción del catalizador.

Por lo tanto, motivados por estos cálculos teóricos, los autores diseñaron Fe-RhsCatalizadores @NC mediante estrategia de confinamiento espacial y síntesis de Fe-Rhs@NC Estímulos con diferentes dFe-Rh.

Las imágenes TEM de escaneo anular de campo oscuro de alto ángulo (HAADF-STEM) muestran 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) mostraron el efecto de la distancia del sitio sobre la fuerza de interacción entre Fe y Rh.

Fe-Rh2@NC tiene la distancia atómica ideal para proporcionar el potencial inicial más positivo (Ecomienzo) y el potencial de media onda (E1/2) de 1,01 y 0,91 V para RHE en comparación con Fe-Rh1@NC (0,96 y 0,88 eV) y Fe@NC (0,96 y 0,87 eV), superiores incluso al Pt/C comercial (0,98 y 0,86 eV).

Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) revelan que Fe-Rh2@NC puede interactuar con O2 Moderadamente, con una energía de absorción adecuada, ayuda a promover el proceso cinético de ORR. Comparado con Fe@NC, Fe-Rh2El catalizador @NC tiene una mayor densidad de estado esperada cerca del nivel de Fermi, lo que indica que Fe-Rh2El catalizador bimetálico @NC tiene una mayor capacidad de transferencia de electrones y un mayor rendimiento catalítico.

Este estudio fue dirigido por el coinvestigador Ding Tao y el profesor Yao Tao, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Los experimentos se realizaron mediante cálculos de la teoría del funcional de la densidad y técnicas de caracterización de la radiación sincrotrón.

más información:
Tong Liu et al., Regulación de la distancia atómica del sitio Fe-Rh para una reacción eficiente de reducción de oxígeno, ciencia química china (2024). doi: 10.1007/s11426-023-1889-6

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