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标题：Elevatingthed-BandCenterofSix-CoordinatedOctahedronsinCo9S8throughFe-IncorporatedTopochemicalDeintercalation.第一作者：ZongpengWang通讯作者：WenwuZhongDOI:10./aenm. 研究成果： 为了提高Co9S8的析氧反应(OER)的电催化活性，曾做出许多努力;然而，由于其依赖于精细的价带工程，所以内在活性的改善有限。本文作者考虑到Fe比Co少一个外围电子，电负性更低，表明S阴离子与Fe形成多面体时d带中心更高。因此，为了提高d带中心的内在活性，作者重新设计了Co9S8中的六配位八面体，使用Fe掺杂的拓扑化学脱嵌方法。通过用具有更高d带的Fe八面体取代部分Co八面体，调节整个d带中心以实现最佳中间产物吸附，从而提高OER活性。测试结果表明该材料在在10mA/cm电流密度下的过电位降低95mV，这项工作通过使用拓扑化学脱层的多面体工程为OER催化剂的设计提供了思路。 文章要点： 要点1：根据d带中心理论，d带靠近(远离)费米能级的移动导致反键态占据更多(更少)，对应中间产物的吸附更强(更弱)。因此，调整d带的位置是调节电催化剂中间产物吸附能力和优化催化性能的一种常用方法。Co9S8中的多面体为调节能带结构提供了可能，因此采用调节d-band中心的方式来优化这种材料的内在活性。要点2：作者重新设计了Co9S8中的多面体，通过Fe掺杂的拓扑化学脱嵌方法来调节d带中心。Fe(3d64s2)的电负性略小于Co(3d74s2)，表明Fe与S阴离子形成八面体时失去的电子比Co多。因此Fe的三维轨道相对于费米能级上移，导致d带中心的移动。要点3：Co9S8实现了平均粒径约为4.5nm的超细球形形貌，具有较大的比表面积和足够的活性位点负载。得益于这些特征，最好的Co9S8样品表现出优越的OER活性，在10mAcm?2处的过电位为mV,Tafel斜率为49mVdec?1。图1Fe掺杂的拓扑化学脱嵌方法制备超细Fe掺杂Co9S8纳米粒子(NPs)的示意图 图2A,B)不同放大倍数下的TEM图像。C)从[]方向观察的高分辨率TEM图像。蓝点代表Co/Fe原子，棕色点代表S原子。D)Fe-0.15-Co9S8NPs的直径分布，显示出多晶性特征。F)Fe-0.15-Co9S8NPs的元素映射。 图3XRD和XPS表征。A)不同x值下(FexCo1-x)9S8的XRD谱。B)在(A)中用虚线矩形标记的区域的高分辨率Co2pXPS光谱。D)高分辨率Fe2pXPS光谱。(C和D)减去了背景。 图4电化学测量。 A)红外校正线性扫描伏安法。B)对应的Tafel斜率。C)在10ma/cm2和Tafel斜率的超电势总结条形图。D)电化学阻抗谱图。 图5DFT计算。 A)x=0、0.05、0.1、0.15、0.2时(Co1-xFex)9S8态密度。黑色实线显示了体相的d带中心。B)Fe和Co在不同多面体中与4或6个S原子配位的d带中心。C)计算Co9S8和Fe掺杂Co9S8的OER反应能量分布图。 参考文献： ZongpengWang,ZhipingLin,JunDeng,ShijieShen,FanqiMeng,JitangZhang,QinghuaZhang,WenwuZhongandLinGu.Elevatingthed-BandCenterofSix-CoordinatedOctahedronsinCo9S8throughFe-IncorporatedTopochemicalDeintercalation. 预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇 |
