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?【DFT+實驗】中南Nano Lett.：自重構策略！V-NiS實現高效水氧化

調整電催化劑的電活性表面種類，是實現高效析氧反應（OER）的重大挑戰。基于此，中南大學潘軍研究員和譚鵬飛博士等人報道了一種創新的原位浸出策略，通過陽離子氧化調節，以實現這些催化劑的活性自重構。釩（V）作為陽離子被引入硫化鎳（Ni₃S₂）中，在低氧化電位下被氧化，導致隨后浸出到電解質中并引發自重構（記為V-NiS）。

通過operando拉曼光譜發現，從V-Ni₃S₂到Ni(OH)₂再到NiOOH的結構演變為三步過渡。自重構的V-NiS在電流密度為10 mA cm^-2下僅需155 mV的超低過電位，優于無V的Ni₃S₂和許多其他先進的催化劑。

通過DFT計算，作者研究了自重構V的來源。態密度（DOS）研究表明，在費米能級附近的V-NiS的電子態明顯高于NiS，表明費米能級上元素的軌道雜化更大，從而促進了電荷轉移。V原子取代Ni原子導致電子重新分布，電荷密度的變化證明了這一點。特別是，電荷密度差等值線圖顯示了從Ni到S的定向電荷轉移，表明了Ni-S鍵的共價特征。

當V取代Ni時，指向性減弱，表明V-S鍵表現出離子特征，更容易被氧化浸出。對比Ni-S鍵，V-S鍵更容易斷裂，從而促進了OER過程中自重構過程的啟動。摻入后V的Bader電荷遠高于取代后Ni的Bader電荷，顯示出電離程度有序增加，更有利于浸出。

此外，V原子的引入引起了周圍S原子之間電荷的重新分配，破壞了Ni₃S₂結構內部的對稱性，使其具有活性。

Cationic Oxidative Leaching Engineering Modulated In Situ Self-Reconstruction of Nickel Sulfide for Superior Water Oxidation. Nano Lett., 2023

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