邓意达韩晓鹏谭业强AFM硼掺杂Mo2C助

在氮还原反应(NRR)中,促进N≡N键的断裂和抑制竞争性析氢反应(HER)仍然是一个挑战。其中,晶相调整是优化NRR过程中能垒以提高催化效率的有效方法。基于此,天津大学邓意达教授和韩晓鹏特聘研究员、青岛大学谭业强教授(共同通讯作者)等人报道了一种硼掺杂策略来诱导从六方Mo2C到立方Mo2C的相转移,以调控电催化剂对NRR的电子结构和催化性能。在文中,作者证明了与六方Mo2C(ΔE=0.eV)相比,立方Mo2C通过双齿吸附对N2的吸附(ΔE=1.54eV)更强。因此,B掺杂策略被用于制备锚定在N掺杂碳上的立方B-Mo2C纳米颗粒(表示为B-Mo2C/NC),作为NRR的理想电催化剂。B元素的掺杂能够诱导从六方Mo2C到立方Mo2C的相转移,因为当B取代C原子时立方Mo2C的形成能较低。此外,B的引入可以成功优化活性中心的电子构型和N2在Mo位点的吸附能,有利于催化活性。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,Mod-带中心正向移动,更多的电子从Mo活性位点转移到N2,从而增强了N2的吸附和活化,同时减弱了活性位点对氢的吸附,验证了B-Mo2C上N2优先于H的吸附以提高NRR性能。需注意的是,在B掺杂浓度为7.8%时,B-Mo2C/NC在-0.6Vvs.RHE时表现出的NH3产率为52.1μgh-1mg-1,在-0.5Vvs.RHE时水溶液中NH3的最高法拉第效率(FE)为36.9%,对应于β-Mo2C/NC的NH3产率和FE分别增加1.8倍和4倍。该工作不仅为高效NRR电催化剂的原子级设计提供了启示,而且为同步催化反应的催化活性和选择性提供了一条有希望的途径。PhaseTransferofMo2CInducedbyBoronDopingtoBoostNitrogenReductionReactionCatalyticActivity.Adv.Funct.Mater.,,DOI:10./adfm..

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