Revealing the Critical Role of the Lone Pair Electrons of Bi3+ in Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction on Mn‐Based BiMn2O5 Mullite Surface

单独一对 材料科学 氧还原反应 莫来石 电催化剂 氧气 电子 氧化还原 无机化学 结晶学 纳米技术 物理化学 陶瓷 冶金 电化学 电极 核物理学 物理 量子力学 化学 分子
作者
Chunning Zhao,Huan Li,Weichao Wang,Jinchao Xu,Bin Shao,Xiang Wan,Meng Yu,Fangyi Cheng,Weichao Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202416257
摘要

Abstract There is a research gap regarding the role of lone pair electrons of post‐transition metal cations in catalysis field, yet such studies hold significant implications for expanding their applications. Herein, the role of Bi 3+ ion lone pair electrons in electrocatalytic oxygen reduction reaction (ORR) is elucidated using ternary mullite oxides as prototype catalysts. Among the three synthesized mullites ((Sm/Y/Bi)Mn 2 O 5 ), BiMn 2 O 5 exhibits notably superior ORR catalytic activity. Through advanced characterization techniques, including in situ Raman, in situ infrared, and X‐ray absorption spectroscopy, combined with theoretical calculations, it is determined that the superior electrocatalytic performance of BiMn 2 O 5 originates from the lone pair electrons that activate catalytic sites through stereochemical effects. Specifically, the Bi 3+ lone pair electrons in the 6 s orbital near Fermi level interact with O 2 p orbitals, causing a shift of the oxygen ligands, and significant variance in A─O bond lengths. This structural distortion of BiO 8 coordination unit directly results in a large Mn─O bond angle at the active center of BiMn 2 O 5 and strong covalent interactions, facilitating charge transfer and refining the adsorption behavior of oxygen intermediates to achieve the overpotential of 0.25 V vs. RHE. This study provides insights into developing next‐generation catalysts by harnessing the lone pair electrons of post‐transition metal cations.

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
浅浅发布了新的文献求助50
刚刚
刚刚
KRYSTAL发布了新的文献求助10
1秒前
憨憨发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
Garden发布了新的文献求助10
2秒前
Shayulajiao发布了新的文献求助10
2秒前
烟花应助胡宇轩采纳,获得10
2秒前
隐形曼青应助小磊采纳,获得10
3秒前
yuan完成签到,获得积分10
3秒前
地球发布了新的文献求助10
3秒前
亮亮发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
Owen应助LlLly采纳,获得10
4秒前
初景发布了新的文献求助10
5秒前
852应助Shayulajiao采纳,获得10
5秒前
5秒前
KkiiJing完成签到,获得积分20
6秒前
慕青应助奋斗的灵松采纳,获得10
6秒前
学物理的平完成签到,获得积分10
7秒前
NexusExplorer应助Leda采纳,获得50
7秒前
大模型应助小脑袋采纳,获得10
7秒前
小李完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
krzysku发布了新的文献求助10
10秒前
ding应助憨憨采纳,获得10
10秒前
沉淀发布了新的文献求助20
10秒前
11秒前
健忘可愁完成签到,获得积分10
11秒前
小马甲应助小正采纳,获得10
12秒前
12秒前
年轻烧鹅发布了新的文献求助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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
Elevating Next Generation Genomic Science and Technology using Machine Learning in the Healthcare Industry Applied Machine Learning for IoT and Data Analytics 400
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6443241
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8257113
关于积分的说明 17585207
捐赠科研通 5501710
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900830
邀请新用户注册赠送积分活动 1877821
关于科研通互助平台的介绍 1717487