Unveiling the structural transformation and activity origin of heteroatom-doped carbons for hydrogen evolution

杂原子 电催化剂 碳纤维 掺杂剂 材料科学 离解(化学) 兴奋剂 化学 电化学 无机化学 有机化学 物理化学 电极 复合材料 复合数 光电子学 戒指(化学)
作者
Shanshan Lu,Chuanqi Cheng,Yanmei Shi,Yongmeng Wu,Zhipu Zhang,Bin Zhang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:120 (20) 被引量:43
标识
DOI:10.1073/pnas.2300549120
摘要

Heteroatom-doped carbon materials have been widely used in many electrocatalytic reduction reactions. Their structure-activity relationships are mainly explored based on the assumption that the doped carbon materials remain stable during electrocatalysis. However, the structural evolution of heteroatom-doped carbon materials is often ignored, and their active origins are still unclear. Herein, taking N-doped graphite flake (N-GP) as the research model, we present the hydrogenation of both N and C atoms and the consequent reconstruction of the carbon skeleton during the hydrogen evolution reaction (HER), accompanied by a remarkable promotion of the HER activity. The N dopants are gradually hydrogenated and almost completely dissolved in the form of ammonia. Theoretical simulations demonstrate that the hydrogenation of the N species leads to the reconstruction of the carbon skeleton from hexagonal to 5,7-topological rings (G5-7) with thermoneutral hydrogen adsorption and easy water dissociation. P-, S-, and Se-doped graphites also show similar removal of doped heteroatoms and the formation of G5-7 rings. Our work unveils the activity origin of heteroatom-doped carbon toward the HER and opens a door to rethinking the structure-performance relationships of carbon-based materials for other electrocatalytic reduction reactions.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
Asumita发布了新的文献求助10
刚刚
hua完成签到,获得积分20
刚刚
研友_VZG7GZ应助君臣采纳,获得10
2秒前
2秒前
cyw完成签到,获得积分20
2秒前
binyh发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
复杂的安容完成签到,获得积分10
5秒前
Peggy完成签到,获得积分10
5秒前
200303am完成签到,获得积分10
5秒前
樊焕焕发布了新的文献求助10
5秒前
SciGPT应助吉喆采纳,获得10
5秒前
小蘑菇应助雪雪啊采纳,获得20
6秒前
cyw发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
SG发布了新的文献求助30
7秒前
8秒前
冯堆堆完成签到 ,获得积分10
9秒前
hanli发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
zj完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
lothary发布了新的文献求助10
12秒前
15秒前
天很蓝发布了新的文献求助10
15秒前
SG发布了新的文献求助30
15秒前
16秒前
16秒前
16秒前
天晴发布了新的文献求助10
16秒前
18秒前
华仔应助hanli采纳,获得10
18秒前
20秒前
ning完成签到,获得积分10
20秒前
可以完成签到,获得积分10
20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
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Routledge Handbook on Spaces of Mental Health and Wellbeing 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5320977
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4462749
关于积分的说明 13887609
捐赠科研通 4353801
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2391340
邀请新用户注册赠送积分活动 1385010
关于科研通互助平台的介绍 1354802