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Nature子刊：雙原子鎳-鐵位點(diǎn)的軌道耦合助力雙功能電催化CO2RR和OER

雙原子位催化劑（DASCs）繼承了單原子催化劑的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用了兩種相鄰的金屬原子，實(shí)現(xiàn)了功能互補(bǔ)和協(xié)同作用。

新加坡南洋理工大學(xué)劉彬、陳鵬、蘇州科技大學(xué)Hong Bin Yang開發(fā)了一種雙功能DASC，由固定在N摻雜石墨烯(NG)上的高密度Ni和 Fe原子組成，用于CO₂還原反應(yīng)（CO₂RR）和析氧反應(yīng)（OER）。

圖1. NiFe-DASC的合成和表征

該DASC對(duì)CO₂RR和OER都具有優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性。此外，采用這種雙功能催化劑的Zn- CO₂二次電池具有較高的法拉第效率和優(yōu)異的充電性能。

深入的實(shí)驗(yàn)和理論分析表明，NiFe雜原子對(duì)的Fe作為催化中心，其與Ni的軌道耦合導(dǎo)致更高的氧化態(tài)和與中間體的結(jié)合強(qiáng)度減弱，從而提高CO₂RR和OER性能。這項(xiàng)工作為異質(zhì)DASC的合理設(shè)計(jì)、工作機(jī)制和應(yīng)用提供了重要見解。

圖2. 催化劑的 XPS 和 XAS 表征

圖3. CO₂還原和析氧的雙功能電催化

Orbital coupling of hetero-diatomic nickel-iron site for bifunctional electrocatalysis of CO2 reduction and oxygen evolution. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24052-5

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