Forskere udvikler stereodefineret N- og S-atom-kodoperet grafdiyn til iltudvikling

Iltudviklingsreaktionen (OER) er af stor betydning i energirelaterede teknikker såsom metal-luft-batterier og vandspaltning. Kinesiske videnskabsmænd har dopet steddefinerede sp-N- og S-atomer til grafdiyn, som muliggør højaktiv katalyse af OER. Deres resultater blev offentliggjort i J. Am. Chem. Soc .

Traditionelle OER katalysatorer, f.eks. RuO ₂ og IrO ₂ , begrænses af høje omkostninger og faldende stabilitet. Heteroatom-doterede kulstofmaterialer, især dobbelt doping, har vist et spændende potentiale for højeffektiv elektrokatalyse på grund af den synergistiske effekt. Imidlertid, dopingstederne for forskellige atomer er meget ukontrollerbare, hvilket gør struktur-ejendomsstudiet vanskeligt.

Den synergistiske effekt kan kun finde sted inden for en vis afstand mellem de dobbelte atomer, og 7,5 Å er den øvre grænse for N- og S-atomer for at opnå en stærk synergistisk effekt.

Forskere fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi har med succes forberedt "stereodefinerede" N- og S-atomer codopteret grafdiyn, og de relative positioner af N- og S-atomerne var godt kontrolleret.

"N-, S-codoteret grafdiyn udviste højere katalytisk aktivitet end de katalysatorer med individuelt element-doping (N- eller S-atom) og kommerciel RuO ₂ ved at katalysere OER, med lavere overpotentiale (299 mV) og højere strømtæthed (47,2 mA/cm2, 1,6 V), " sagde WANG Dan, der ledede denne forskning.

Denne undersøgelse åbner en mulighed for at forstå de synergistiske virkninger i heteroelement-doterede metalfrie katalysatorer, og for yderligere at vejlede det rationelle design og forberedelse af højeffektive katalysatorer til energiomdannelse og -lagring.