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作 者:薛洁[1] 王裔喆 王欢欢[1] 吕鹏[1] 路战胜[1] 杨宗献[1]
机构地区:[1]河南师范大学物理与材料科学学院,新乡453007
出 处:《原子与分子物理学报》2017年第2期250-254,共5页Journal of Atomic and Molecular Physics
基 金:国家自然科学基金(51401078;11147006);河南省高校科技创新人才支持计划(15HASTIT016);"大学生创新训练项目"(201410476091)
摘 要:因其速率快、稳定性高,非金属N与金属共掺杂的碳材料作为新型高效ORR催化剂而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了氧分子在FeN_4掺杂的碳纳米管上的吸附、氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以end-on模式吸附在Fe顶位,O-O键与衬底表面成一定角度,并指向五元环,对应的吸附能为1.62 e V.(2)O_2在FeN_4-CNTs上更倾向于直接氢化为OOH,然后解离为O+OH,整个路径的限速步为OOH的解离,对应的势垒为1.19 eV.Metal-coordinated nitrogen-doped carbon materials are attractive with high stability as alternative and efficient catalysts in oxygen reduction reaction (ORR). Density functional theory including dispersion corrections (DFT-D) is preformed to study the mechanisms of O2 adsorption and hydrogenation on FeN4 doped carbon nanotubes (FeN4-CNTs). It is found that: (1) O2 tends to stay on the top of the Fe with the end-on configuration, oxygen-oxygen bonds obliquely adsorbing on the surface and pointing to the five member ring. The corresponding adsorption energy is 1.62 eV. (2) O2 prefers to be hydrogenated directly into OOH on the FeN4-CNTs, and then to decompose into O + OH. The path rate-limiting step is the decomposition of the O2 with the reaction barrier of 1.19 eV.
关 键 词:FeN4掺杂的碳纳米管 O2氢化 DFT-D
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