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用于析氢反应的单层SbC负载过渡金属单原子催化剂设计

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开发高效的电催化剂用于析氢反应(HER)对于满足未来大规模氢能需求具有重大意义.鉴于二维材料和单金属原子独特的结构优势,基于密度泛函理论方法,研究了 10种不同过渡金属负载在单层碳化锑(SbC)上的HER活性.结果表明,Ir-SbC不仅热力学稳定,且吸附氢中间体后的吉布斯自由能值(△GH*)最优(仅为-0.016 eV),非常接近于0;进一步分析H-Ir-SbC的态密度和差分电荷密度发现,在-5到0 eV能量区间内,Ir和H之间发生了峰的交叠,说明它们存在键合相互作用和电荷转移,预示着Ir-SbC是一种潜在的有望替代铂等贵金属的HER催化剂.
Design of single metal atoms supported on SbC monolayer as promising electrochemical hydrogen evolution catalysts
Developing hydrogen evolution reaction(HER)catalyst with high activity is essential for satisfying the fu-ture large-scale hydrogen energy requirements.Considering unique advantages of two-dimensional materials and a-tomic transition metals,using density functional theory calculation,the HER on 10 different single transition metals supported on antimony carbide monolayer(SbC)has been investigated.The results show that Ir-SbC with good thermal stability has the most optimal value(-0.016 eV).of Gibbs free adsorption energy for H atom,which is very close to 0.Moreover,the density of states and charge density difference analysis of H-Ir-SbC reveals that,Ir and H peaks overlap between the energy interval from-5 to 0 eV,indicating the existence of bonding interactions and charge transfer.The above findings suggest that Ir-SbC is a promising HER catalyst to replace precious metals such as Pt.

hydrogen evolution reactionantimony carbide monolayertransition-metal single atomdensity functional theory

孟宇菲、胡学敏、杨澜、叶原丰、张峰君、丁开宁

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金陵科技学院材料工程学院,江苏南京 211169

安徽省先进建筑材料国际联合研究中心,安徽合肥 230009

福州大学化学学院,福建福州 350108

析氢反应 碳化锑单层 过渡金属单原子 密度泛函理论

国家自然科学基金江苏省大学生创新创业项目安徽省先进建筑材料国际联合研究中心开放课题金陵科技学院科研启动项目

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2024

10.13228/j.boyuan.issn1005-8192.20240062

金属功能材料
中国钢研科技集团有限公司 中国金属学会功能材料分会

金属功能材料

CSTPCD
影响因子：0.527
ISSN：1005-8192
年,卷(期)：2024.31(4)
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