掺杂、应变对析氢反应催化剂NiP_(2)性能的影响

作     者：张凤 廉森 王明月 陈雪 殷继康 何磊 潘华卿 任俊峰 陈美娜 Zhang Feng;Lian Sen;Wang Ming-Yue;Chen Xue;Yin Ji-Kang;He Lei;Pan Hua-Qing;Ren Jun-Feng;Chen Mei-Na

作者机构：山东师范大学物理与电子科学学院济南250358 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51602183,11674197) 山东省自然科学基金(批准号:ZR2014BP003)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第14期

页      码：339-346页

摘      要：电解水制氢可以将太阳能、风能等可持续能源中的能量转移到氢气这种高能量密度的清洁能源载体中.NiP_(2)作为一种具有较高析氢反应(HER)催化活性的廉价催化剂而备受关注.本文计算了NiP_(2)(100)表面上氢的吸附能、吉布斯自由能、交换电流密度等属性,得出其表面上P的top位点是催化活性位点的结论.并着重分析了掺杂和应变对NiP_(2)催化活性的影响:1)基于常见的实验手段能产生的应变范围,计算了1%和3%的拉伸和压缩应变的影响,发现在NiP_(2)上施加1%的压缩应变可以提高其HER催化性能;2)计算了过渡金属元素及非金属元素(N,C,S)掺杂对NiP_(2)催化性能的影响,发现掺杂S可以显著提高P的top位点的HER催化性能,而过渡金属元素(催化活性:Mn>Mo>W>Co>Cr>Fe>Ni)中Mn的掺杂,可以将NiP_(2)非活性位点的催化性能提升到跟活性位点同一个数量级,从而间接提升NiP_(2)的催化性能.本工作揭示了掺杂和应变对HER催化剂性能影响的微观机理,为设计高性能HER催化剂提供了指导.

主 题 词：析氢反应 表面应变 掺杂效应 交换电流密度 

学科分类：081702[081702] 081705[081705] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.70.20210298

馆 藏 号：203104490...