空心CeO2纳米结构上Co-Cu双原子位点的协同长程相互作用在双功能氧电催化中的应用

《Advanced Functional Materials》：Synergistic Long-Range Interaction of Co-Cu Dual-Atom Sites on Hollow CeO2 Nanostructures for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis

双原子催化剂CoCu@CeO?通过静电吸附策略实现氧析出/还原双功能，过电位低至235 mV（10 mA cm?2），氧还原半波电位0.878 V vs RHE。原位理论计算表明长程协同效应调控界面电子分布与d带中心，优化中间体吸附能，揭示了双原子位点协同机制，为可持续能源系统电催化剂设计提供新策略。

　　

摘要

为氧气析出/还原反应（OER/ORR）设计出性能优异的非贵金属双功能电催化剂对于可持续能源系统至关重要，但同时也充满挑战。虽然长程协同效应（LRS）通过活性位点的空间排列和电子耦合对金属配位环境及轨道重叠产生影响，从而优化中间体的吸附过程，但其根本机制至今仍不明确。本文通过在CeO₂空心球内引入Co-Cu双原子位点（CoCu@CeO₂），并采用有效的静电吸附策略实现了这一目标。该催化剂表现出较低的OER过电位（235 mV @10 mA cm^?2）和优异的ORR活性（半波电位下相对于RHE为0.878 V），超越了大多数已报道的双功能催化剂系统。机制研究表明：OER主要发生在Co位点，而Cu位点则更有利于ORR的进行。更重要的是，密度泛函理论计算进一步证实，长程协同效应能够诱导界面电子的重新分布，并调节d带中心，从而优化关键中间体的结合能。这项工作提出了一种通过长程电子相互作用来设计双原子结构的新机制，为开发用于可持续能源转换系统的先进电催化剂提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。