四单位联合AFM: 界面包覆抑制原子热迁移稳定双原子电催化剂

深圳职业技术学院Xiaolin Li，高能物理研究所郑黎荣，巴黎萨克莱大学Jinbo Bai和西北大学屈云腾等人报道一种界面包覆策略，其可构建单分散双原子金属位点（Fe、Cu 或 Ir），衍生于金属二聚体分子功能化的金属有机框架材料。首先，金属二聚体分子通过聚多巴胺的界面包层固定在ZIF-8 的表面，从而防止金属原子在热解过程中潜在的热迁移；然后，将成对的金属原子锚定在中空碳纳米笼上，并在 900 ℃退火后获得氮配位的双原子金属位点。所得双Fe位点催化剂在碱性和酸性介质中表现出显著的氧还原反应活性，半波电位分别为 0.951 和 0.816 V。

DFT 计算进一步阐明Fe₂@PDA-ZIF-900 的优异的ORR 性能机制。基于 O₂ 吸附能分析，过氧化氢类 O₂ 和过氧醇类 O₂ 是 Fe₂@PDA-ZIF-900 和 Fe₁@PDA-ZIF-900 上的优化模型。此外，与过氧醇类 O₂ 物种的 O-O 长度（1.35 Å）相比，过氧化氢类 O₂ 物种的 O-O 长度被拉长至 1.49 Å，表明 Fe₂@PDA-ZIF-900 的 O-O 活化能力比 Fe₁@PDA 更有效-ZIF-900。有趣的是，当在模型的 O-O 键上添加一个氢原子以模拟 ORR 途径时，生成的 *OOH 在 Fe₂@PDA-ZIF-900 上迅速分解为 O* 和 *OH，上述结果证实 Fe₂@PDA-ZIF-900 优异的 ORR 性能源于其出色的 O-O 活化能力。

进一步进行电子演化分析，以探讨双 Fe 位点在 O-O 键合活化中的关键作用。差分电荷密度和巴德电荷分析发现Fe₂@PDA-ZIF-900催化剂上展现出较高的从Fe 位点到吸附 O₂的电子转移，其可归因于 Fe₂@PDA-ZIF-900 的反键轨道填充减少。基于 PDOS分析发现Fe₂@PDA-ZIF-900 的平均 d 带中心 (-0.77) 比 Fe₁@PDA-ZIF-900 更正(-0.96)，证实这一观点。

Kunyue Leng, Jianting Zhang. et al. Interfacial Cladding Engineering Suppresses Atomic Thermal Migration to Fabricate Well-Defned Dual-Atom

Electrocatalysts. Adv. Funct. Mater. 2022, 2205637

https://doi.org/10.1002/adfm.202205637

四单位联合AFM: 界面包覆抑制原子热迁移稳定双原子电催化剂

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