硫氧化SOR(sulfion oxidation reaction)反应为制氢反应的匹配OER反应提供一种节能和经济性的反应,过渡金属催化剂是具有前景的SOR催化剂,但是因为过渡金属-S2-之间的d-p轨道耦合作用较弱,因此过渡金属催化剂的催化活性非常有限。
有鉴于此,中国科学技术大学章根强教授等提出了一种简单有效的策略改善过渡金属和S2-之间的d-p轨道耦合,获得了性能又有的碱性SOR催化剂。
通过层状限域Ni纳米片构筑图灵结构(Turing structure)能够保护过渡金属和S2-之间的d-p轨道杂化,实现了优异的硫氧化活性和硫分解催化稳定性,实现了节能制氢。
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这种图灵催化剂能够在0.67 V超低的过电势达到500 mA cm-2电流密度进行碱性SOR。理论计算结果表明Ni的电子转移导致碳壳具有更强的金属性和更高的p能带中心,有助于p-p轨道杂化,在热力学上促进硫分解分步反应。
参考文献
Yin Zhu, Shao Wang, Yanxu Chen, Yangyang Zhang, Yafei Feng, Genqiang Zhang, Screened d-p Orbital Hybridization in Turing Structure of Confined Nickel for Sulfion Oxidation Accelerated Hydrogen Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202419572
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202419572