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安徽師范大學(xué)黃玉成教授課題組在材料計算領(lǐng)域取得系列進展

來源:安徽師范大學(xué)      2020-09-17
導(dǎo)讀:近年來,安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院黃玉成教授課題組在材料計算領(lǐng)域取得系列進展。目前,合成氨工業(yè)在很大程度上依賴于Haber-Bosch過程。然而這一過程需要高溫高壓,且產(chǎn)生大量的CO2溫室氣體,導(dǎo)致大量的能量消耗和嚴重的環(huán)境不友好。電化學(xué)固氮(NRR)將空氣中的N2和水分別作為氮和質(zhì)子的來源,通過多個漸進質(zhì)子化步驟,能在溫和條件下實現(xiàn)綠色固氮。

黃玉成課題組在前期對二維GaSe材料的缺陷尺寸工程影響NRR性能做了充分研究后(Inorg. Chem. 2020, 59, 4858),近日又基于密度泛函理論的計算和模擬,系統(tǒng)地研究了石墨炔(GDY)上負載的Mox(x=1?4)催化的NRR催化性能。結(jié)果表明,N2通過“接受?捐贈”機制被有效地吸附在襯底上,這一機制可通過N2的吸附吉布斯自由能與Mo?N和N-N的鍵長或相應(yīng)的ICOHP值之間的良好多元線性回歸來深入理解。根據(jù)設(shè)計的篩選標準,發(fā)現(xiàn)Mo3@GDY對NRR具有較高的選擇性和穩(wěn)定性。預(yù)測的起始電位僅?0.32V。與單原子、雙原子和四原子催化劑相比,三原子金屬團簇催化劑的優(yōu)越電催化性能將為探索新一代電化學(xué)催化劑提供機遇。這一研究成果以“Screening a Suitable Mo Form Supported on Graphdiyne for Effectively Electrocatalytic N2 Reduction Reaction: From Atomic Catalyst to Cluster Catalyst”為題發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域期刊《物理化學(xué)快報》上(J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 8128)。

上述工作第一作者均為安徽師范大學(xué)2018級物理化學(xué)專業(yè)研究生李夢圓,黃玉成教授為通訊作者,安徽師范大學(xué)為唯一完成單位。該研究得到國家自然科學(xué)基金和安徽省杰出青年科學(xué)基金的資助。

此外,該課題組對具有內(nèi)在偶極的二維材料在電子結(jié)構(gòu)、壓電性能、光解水等領(lǐng)域做了系列研究,并取得了一定的進展(Nanoscale Horiz., 2019, 4, 480.;J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 13203;J. Catal., 2019, 373, 67)。這些結(jié)果有望對進一步調(diào)控光、電催化性能提供思路。

論文鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.0c00131

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c02354.


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