陈晨/张加涛Angew.：首次报道！BiOSSA/Biclu助力ORR制过氧化氢

由于p-嵌段元素具有封闭的d-壳层，因此构建p-嵌段元素电催化剂被认为十分具有挑战性。基于此，清华大学陈晨教授、北京理工大学张加涛教授等人首次报道了一种由铋（Bi）基金属-有机骨架衍生的p-嵌段元素Bi基催化剂（Bi-MOF），具有高O配位数，用于高选择性O₂还原反应（ORR）生成过氧化氢（H₂O₂），包含单原子Bi与O和S原子配位以及Bi纳米团簇（Bi_clu），记为BiOS_SA/Bi_clu。其在RRDE测试中具有高的2e^–还原选择性（最高可达95%），并且具有大电流密度（0.15 V时为36 mA cm^-2），具有相当大的H₂O₂产率和高H₂O₂法拉第效率（在0.3 V时为11.5 mg cm^-2 h^–1，FE约90%），并且在H电池测试中具有长期耐用性（约22 h）。

通过DFT计算，作者研究了不同形式的Bi和实际活性位点的作用。根据这些结果，作者计算所有可能的活性位点的过电位，以比较2e^– ORR的电催化能力。BiOS_SA的过电位远低于BiOS_NP的过电位，表明Bi单原子催化位点对2e^– ORR的催化效果优于纯Bi表面。

BiO_SA的过电位远大于BiOS_SA，说明单原子位点Bi的活性受配位环境影响较大，S原子的引入显著提高了催化性能。加载单原子Bi相邻的Bi簇后，无论簇放置在单原子的上方、下方和侧面的空间位置，过电位值都高于单原子Bi作为活性位点时的BiOS_SA，表明Bi簇点对单原子的催化性能起到了阻碍作用。

如果负载Bi纳米团簇作为活性位点，无论团簇放置在单原子的上方还是侧面的空间位置，计算出的相关过电位都降低到几乎为零，证明了Bi纳米团簇位点比Bi单原子位点更有利于2e^– ORR。此外，通过对比BiOS_SA/Bi_clu和BiO_SA/Bi_clu在Bi簇位点下的过电位，发现对应的单原子配位环境会影响过电位的值。空位-C中心的过电位为0.4 V，低于空位-C侧的2.36 V，表明空位-C中心向2e^– ORR的潜在活性位点。

p-Block Bismuth Nanoclusters Sites Activated by Atomically Dispersed Bismuth for Tandem Boosting Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202304488.

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/03/a1d611221b/

陈晨/张加涛Angew.：首次报道！BiOSSA/Biclu助力ORR制过氧化氢

相关推荐

发表回复