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Enregistrement W4285399754 · doi:10.1149/ma2022-01351536mtgabs

Square-Pyramidal Fe-N4 with Defect-Modulated O-Coordination: Two-Tier Electronic Structure Fine-Tuning for Enhanced Oxygen Reduction

2022· article· en· W4285399754 sur OpenAlexaff
Zhi Li, Xuehai Tan

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceElectronic structureCatalysisTransition metalCoordination numberCoordination complexMetal-organic frameworkSquare pyramidal molecular geometryVacancy defectCoordination sphereNanotechnologyMetalCrystallographyChemistryPhysical chemistryComputational chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Engineering the structure of molecularly dispersed 3d-transition metal phthalocyanines is emerging as an effective avenue for developing low-cost and efficient atomically dispersed catalysts (ADC). The strategy of using axial coordination to adjust the electronic structure of the M-N4 active site is effective for improving the performance of the catalysts, but the question to be asked is how to go beyond that. In this study, we propose and demonstrate a two-tier electronic modulation strategy, for the first time using carbon defects to regulate the tuning power of O-coordination, which in turn provides a more desirable electronic modulation on the Fe center of FePc, as compared to that of bare O-coordination. Such FePc-O-defect ADC was achieved using a one-step wet-ball-milling process with ethylene glycol as liquid media. The mechanochemically constructed active site is a square-pyramidal Fe-N4, with the Fe atom located out of the N4-plane towards an axially coordinated O that is singly bonded to graphene at vacancy defects. The resulting FePc-O-defect ADC with defect-modulated O-coordination exhibits excellent ORR activity in alkaline media, in terms of E1/2 and mass-specific activity. Compared to the baseline with bare O-coordination whose performance is already among the best reported nonprecious metal electrocatalysts, the defect-modulated O-coordination further enhanced the halfwave potential and doubled the kinetic current density. Combining with theoretical investigations, we elucidate how defect-modulated O-coordination would adjust the electronic and geometric structures of the Fe center and thus affect the electrocatalytic ORR. Also, resolving the structural configuration of bilayer catalysts with axial coordination is very challenging. The existed literature on bilayer catalyst, which either relies on 2D FT-EXAFS fitting analysis or simply assumes a bilayer configuration to work on, is in our opinion far from unambiguous structural determination. In this study, we differentiate our work from the existed literature, through a systematic structural determination process by comparing the experimental XANES with the simulated ones, based on various structural models predicted by DFT calculations. Such analysis is especially necessary for catalysts with a 3D atomistic arrangement, but only a handful of studies have used this step of analysis (e.g., Nature Catalysis 1, 63-72 (2018)). We believe that our study presents significant advances regarding the atomistic structure of bilayer catalysts with complex axial coordination. Overall, this work demonstrates a conceptually advanced two-tier electronic modulation strategy, through defect-modulated O-coordination, to further optimize the electronic structure of the Fe center in FePc toward ORR. The concept can be extended to modulate the electrocatalytic properties of molecular catalysts toward other electrochemical processes. Moreover, our catalysts were prepared at room temperature using an industrially available ball milling process. Such a facile pyrolysis-free synthetic approach is ready for scaleup with potentially 100 % usage of the FePc and graphene precursors.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,002

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,218
Écart entre enseignants0,212 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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