Anchoring zero valence single atoms of nickel and iron on graphdiyne for hydrogen evolution.
Anchoring zero valence single atoms of nickel and iron on graphdiyne for hydrogen evolution.
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DOI：
10.1038/s41467-018-03896-4
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发表时间：
2018-04-13
影响因子：
16.6
通讯作者：
Li Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xue Y;Huang B;Yi Y;Guo Y;Zuo Z;Li Y;Jia Z;Liu H;Li Y
原子催化剂的电催化作用是化学和能量转化研究的重点。尽管过渡金属基体体电催化剂在能量转换过程中的电化学应用已被频繁报道，但锚定稳定的过渡金属原子(如镍和铁)仍然是一个实际的挑战。在这里，我们报道了一种只包含孤立的固定在石墨二炔上的镍/铁原子的AC的制备策略。我们的发现确定了镍(1.23 ä)和铁(1.02 ä)的非常窄的粒度分布，这是单原子镍和铁的典型尺寸。这种方法的精确度促使我们在单原子过渡金属催化领域开发出一种通用的方法。这种原子催化剂对析氢反应具有很高的催化活性和稳定性。单原子催化剂提供了最有效的金属原子利用，并提供了活性中心的均一性，但表面附着已被证明具有挑战性。在这里，作者使用富含三键的石墨二烯锚定镍/铁原子，并显示出高的析氢电催化活性。
Electrocatalysis by atomic catalysts is a major focus of chemical and energy conversion effort. Although transition-metal-based bulk electrocatalysts for electrochemical application on energy conversion processes have been reported frequently, anchoring the stable transition-metal atoms (e.g. nickel and iron) still remains a practical challenge. Here we report a strategy for fabrication of ACs comprising only isolated nickel/iron atoms anchored on graphdiyne. Our findings identify the very narrow size distributions of both nickel (1.23 Å) and iron (1.02 Å), typical sizes of single-atom nickel and iron. The precision of this method motivates us to develop a general approach in the field of single-atom transition-metal catalysis. Such atomic catalysts have high catalytic activity and stability for hydrogen evolution reactions. Single atom catalysts provide the most efficient metal atoms usage and afford active site homogeneity, but surface attachment has proven challenging. Here, the authors use triple-bond-rich graphdiyne to anchor nickel/iron atoms and show high hydrogen evolution electrocatalysis activities.
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