Single‑Atom‑Induced Electronic Polarization at Adjacent Cluster Promotes Efficient Hydrogen Storage in Magnesium Hydride

催化作用 氢化物 材料科学 氢气储存 星团(航天器) 化学物理 极化(电化学) 氢化镁 密度泛函理论 原子单位 电子 电子结构 费米能级 无机化学 物理化学 复合数 结合能 原子物理学 费米能量 纳米技术 金属 工作(物理) 电化学 扩散 活化能 光化学
作者
Ruonan Liu,Yao Pang,Xiaofang Liu,Jianmei Huang,Jianglan Shui
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e73813-e73813
标识
DOI:10.1002/smll.73813
摘要

ABSTRACT Single‐atom/cluster composite catalysts demonstrate remarkable advantages in heterogeneous catalysis due to their unique electronic synergy, yet their catalytic performance and mechanisms in solid‐state hydrogen storage reactions remain poorly explored. Here we construct a niobium‐based single‐atom/cluster composite catalyst (Nb SA/AC ) on magnesium hydride (MgH 2 ), a representative hydrogen‐storage material. Nb SA/AC enables MgH 2 to release approximately 4 wt.% H 2 at a temperature as low as 175°C, outperforming both Nb single‐atom and cluster catalysts, as well as most reported catalysts. Theoretical calculations reveal a synergistic mechanism of “single‐atom‐induced interfacial electron polarization of adjacent clusters,” clarifying that the clusters act as the main active sites, while the single atoms serve as electronic regulators. During dehydrogenation, Nb single atoms induce a strong electron‐deficiency at Nb cluster, weakening the Mg─H bond and promoting hydrogen migration from MgH 2 to Nb clusters. During hydrogenation, the single atoms moderately increase the electron density of the clusters, shifting electrons toward higher energy states near the Fermi level, which potentially destabilizes Nb–H interactions and accelerates hydrogen diffusion into the Mg matrix. This work elucidates, for the first time at the atomic scale, the cooperative catalytic mechanism of single‐atom/cluster composites on MgH 2 , providing guidance for the design of efficient hydrogen‐spillover catalysts.
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
zxm完成签到 ,获得积分10
刚刚
云淡风轻发布了新的文献求助30
1秒前
QQ发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
li发布了新的文献求助10
3秒前
糖糖发布了新的文献求助10
3秒前
泠森完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
施s发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
无花果应助scimaker采纳,获得10
5秒前
xiaoman发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
代dai发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
sobremasa发布了新的文献求助10
9秒前
星辰大海应助ZM采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
11秒前
共享精神应助rui采纳,获得10
12秒前
12秒前
dismember120发布了新的文献求助30
13秒前
dismember120发布了新的文献求助20
14秒前
dismember120发布了新的文献求助20
14秒前
dismember120发布了新的文献求助20
14秒前
is完成签到,获得积分10
16秒前
传奇3应助徐zhipei采纳,获得10
17秒前
17秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
脑洞疼应助艾尔登之王采纳,获得10
20秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
光亮白山完成签到 ,获得积分10
20秒前
aaaa应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
20秒前
aaaa应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
21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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
A Psychological Understanding of Criticism and Mental Health 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7752854
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9299766
关于积分的说明 20254098
捐赠科研通 7335000
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3310350
关于科研通互助平台的介绍 2461638
邀请新用户注册赠送积分活动 2323225