Correlation between spin state and activity for hydrogen evolution of PtN2 monolayer

化学 单层 未成对电子 氢原子 自旋态 Atom(片上系统) 自旋(空气动力学) 催化作用 化学物理 结晶学 原子物理学 无机化学 分子 物理 群(周期表) 有机化学 热力学 生物化学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Tao Zhang,Lei Li,Tao Huang,Hui Wan,Wu-Yu Chen,Zixuan Yang,Gui‐Fang Huang,Wangyu Hu,Wei‐Qing Huang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (6) 被引量:18
标识
DOI:10.1063/5.0186416
摘要

Spin plays a key role in physical and chemical reactions, such as oxygen evolution and hydrogen evolution reactions (OER/HER), but the spin–activity correlation has remained unclear. Based on a transition metal (TM)-doped PtN2 monolayer model with a well-defined spin center as an adsorption site, we here reveal that only an active spin state can enhance the strength of hydrogen adsorption, while an inert spin state offers very little influence. Specifically, the an unpaired electron along the out-of-plane direction such as in the dz2 orbital, acting as an active spin state, will strongly hybridize with hydrogen, resulting in enhanced hydrogen binding energy because the dz2 orbital is just enough to accommodate two electrons to form a bonding orbital. While the in-plane unpaired electron such as in the dx2−y2 orbital plays a negligible role in an adsorbing hydrogen atom. This is verified by a series of single atom catalysts comprising of PtN2 monolayer by replacing a Pt atom with a TM (Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, or Ir) atom or subsequent adsorbing a Cl atom. One of the most promising materials is Pd@PtN2-Cl that offers superior HER activity, even better than pure Pt. This work uncovers the nature of spin–activity correlation, thus paving the way for the design of high-performance catalysts through spin-engineering.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
jin发布了新的文献求助10
1秒前
Pheonix1998完成签到,获得积分10
1秒前
nunu完成签到 ,获得积分20
1秒前
zyz完成签到,获得积分10
2秒前
iu完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.2应助贾舒涵采纳,获得10
2秒前
dudu应助CQ采纳,获得10
3秒前
3秒前
盒子先生完成签到,获得积分10
5秒前
Tananna完成签到,获得积分10
5秒前
医者完成签到,获得积分10
5秒前
RamonMi完成签到,获得积分10
5秒前
Kevin完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
傅礼貌完成签到,获得积分10
6秒前
komorebi完成签到 ,获得积分10
6秒前
无花果应助zhao采纳,获得10
7秒前
荀彧发布了新的文献求助30
7秒前
CAM完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
时闲完成签到,获得积分10
8秒前
ToMoTT完成签到,获得积分10
8秒前
自觉远山完成签到,获得积分10
8秒前
苹果万恶完成签到 ,获得积分10
8秒前
852应助chenjie采纳,获得10
8秒前
Desirable完成签到,获得积分10
9秒前
一叶知秋完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
想和你陈成阿狗完成签到,获得积分10
9秒前
whq531608完成签到 ,获得积分10
10秒前
在水一方应助茶辞采纳,获得10
10秒前
10秒前
颿曦完成签到,获得积分10
11秒前
破风完成签到,获得积分10
11秒前
简单钥匙完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
乐乐应助nebulae采纳,获得10
12秒前
花生完成签到,获得积分10
12秒前
Jasper应助三三搞科研采纳,获得10
12秒前
bkagyin应助黑粉头头采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Organic Reactions, Volume 116 1500
VALIDATION OF THE TAYLOR, ALAMEL AND VPSC MODELS FOR PLASTIC ANISOTROPY MODELING OF SHEET METALS 1000
Geist der Kunst und Kultur 1000
Middleton's Allergy Principles and Practice 10th Edition(Middleton's Allergy 2-Volume Set, 10th Edition) 1000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7402032
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9006696
关于积分的说明 19174173
捐赠科研通 7035527
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3231152
关于科研通互助平台的介绍 2393465
邀请新用户注册赠送积分活动 2212919