AFM: 原子钴空位簇可实现优化的电子结构，以实现高效的水分解

雨辰

2021-04-22

表面上产生的空位可以改变局部电子结构，从而使析氢和析氧反应具有更高的固有活性。然而，空缺工程的传统策略主要集中在非金属硫/氧缺陷上，这些缺陷经常忽略了金属空位。

有鉴于此，澳大利亚卧龙岗大学侴术雷教授和Wei‐Hong Lai、北京工业大学索红莉教授等人，报道了一种通过控制Ir单原子在由IrCo合金颗粒和氮掺杂碳(NC)组成的超薄二维非均相衬底上的团聚形成Co空位的新策略。

本文要点

1）通过控制铱单原子的迁移，可以通过原子调节钴空位的大小来实现钴空位团簇。在IrCo合金表面上的Co空位团簇的聚结导致d带能级的增加，从而导致对析氢反应的电催化活性增强。Ir单原子在IrCo合金上的高温迁移会导致原子钴空位的产生，这在分解水产生氢和氧方面起着至关重要的作用。

2）其中，样品在热解温度为850℃时，空位浓度最大，形成空位团簇，无论是在酸性电解质还是碱性电解质中，都表现出最佳的催化性能。样品IrCo@NC‐850在1 M氢氧化钾(KOH)电解质中HER/OER过电位为82/302 mV，在0.5 M硫酸(H₂SO₄)溶液中HER/OER过电位为50/315 mV。

3）理论计算表明，Co空位簇可以优化IrCo@NC‐850的电子结构，通过获得良好的性能，大幅改善氢和氧中间体的相互作用构型。

参考文献：

Yu‐Qi Zhou et al. Atomic Cobalt Vacancy‐Cluster Enabling Optimized Electronic Structure for Efficient Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202101797

https://doi.org/10.1002/adfm.202101797