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Ni2B(001)析氧反应性能的第一性原理

2023年11月24日 14:21  点击:[]


全文下载: 202306006.pdf


文章编号: 1672-6987202306-0057-06 DOI 10.16351/j.1672-6987.2023.06.006


虞江涛, 高洪涛*(青岛科技大学 化学与分子工程学院, 山东 青岛 266042)


摘要: 采用基于第一性原理计算方法探讨了Ni2B(001)晶面的电子结构和析氧反应(OER)性能。研究发现:Ni2B(001)有着优异的电导率和OER活性。同周期过渡金属掺杂可有效地调节Ni2B(001)电子特性并提高其OER活性,Cr掺杂效果尤其明显。电荷密度和d带中心分析表明,掺杂原子M周围产生了更多的电子空穴,表面原子的d带中心更靠近费米能级,电子迁移率更高,OER催化活性更强。OER四电子反应过程中的第三步,即由中间体*O*OOH的反应为电势决定步骤,当过电势为1500 V时,OER反应自发进行。


关键词: Ni2B(001); 析氧反应; 第一性原理


中图分类号: O 643文献标志码: A

引用格式: 虞江涛,高洪涛. Ni2B(001)析氧反应性能的第一性原理[J. 青岛科技大学学报(自然科学版), 2023, 446): 57-62.


Yu Jiangtao, GAO Hongtao. First-principles study on oxygen evolution reaction performance of Ni2B(001)J. Journal of Qingdao University of Science and TechnologyNatural Science Edition), 2023 446): 57-62.


First-principles Study on Oxygen Evolution Reaction Performance of Ni2B(001)


YU Jiangtao, GAO Hongtao

(College of Chemical and Molecular Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)


Abstract: The electronic properties and oxygen evolution reaction (OER) performance of Ni2B(001) facet have been investigated in this work by using first-principles calculations based on density functional theory. It was found that Ni2B(001) facet exhibited excellent electrical conductivity and OER activity. Homo-periodic transition metal doping could effectively modulate the electronic properties and improve the OER activity of Ni2B(001) facet, and Cr doping was particularly effective. Charge density and d-band center analysis showed that more electron holes were generated around the doped atom M, the d-band center of the surface atoms were closer to the Fermi energy level, the electron mobility was higher and the OER catalytic activity was stronger. The reaction of the intermediate *O to *OOH was the potential-determining step in the OER four-electron reaction process, with the OER reaction proceeding spontaneously at an overpotential of 1500 V. The results of this study provide a reference for the design and synthesis of OER electrocatalysts.


Key words: Ni2B(001); oxygen evolution reaction; first-principles calculations


收稿日期: 2022-11-11

基金项目: 山东省自然科学基金项目(ZR2021MB049).

作者简介: 虞江涛(1996-),男,硕士研究生.*通信联系人.


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