Key points are not available for this paper at this time.
تعتبر فراغات الأكسجين (OVs) مهمة لتغيير الهياكل الهندسية والإلكترونية بالإضافة إلى الخصائص الكيميائية لـ MnO2. في هذه الدراسة، أجرينا حسابات DFT+U على الهيكل الإلكتروني والأداء التحفيزي لمُحفز β-MnO2 لتفاعل اختزال الأكسجين (ORR) مع أعداد مختلفة ودرجات من OVs. وبمقارنة تلك النتائج مع التحليل التجريبي بواسطة الأشعة السينية (XRD)، حددنا أن OVs تنتج طورًا بلوريًا جديدًا من β-MnO2. تم التحقيق في التغيرات في الهيكل الإلكتروني (شحنات بادير، هيكل النطاق، الكثافة الجزئية للحالات، الكثافة المحلية للحالات، والمدار الجزيئي الحدودي)، وإدخال البروتون، وامتصاص الأكسجين في β-MnO2 (110) كدالة لفراغات الأكسجين في الكتلة. تظهر النتائج أن تركيزًا معتدلًا من فراغات الأكسجين في الكتلة يقلل الفجوة النطاقية، ويزيد مستويات فيرمي وHOMO لـ MnO2 (أو MnOOH)، ويمتد رابط O–O للأكسجين الممتص O2 والأكسجين المترافق O2 مع H. تزيد هذه التغيرات بشكل كبير من موصلية MnO2 لتحفيز ORR. ومع ذلك، فإن تركيز OVs المرتفع بشكل مفرط في β-MnO2 (110) سيعمل ضد تعزيز الأداء التحفيزي لـ MnO2 لـ ORR. تكشف حسابات DFT+U أن تركيزًا معتدلًا من OVs أدى إلى تداخل كبير في مدارات Mn dz2 السطحية، مما أضاف مستوى مانح إضافي في قاع النطاق التوصيلي، والذي زاد موصلية β-MnO2 (110). تشير مثل هذه التغيرات المنحنية في النشاط التحفيزي والهيكل الإلكتروني كدالة لتركيز فراغات الأكسجين إلى أن β-MnO2 مع تركيز معتدل من OVs يُظهر أعلى موصلية ونشاط تحفيزي لـ ORR.
درس لي وآخرون (الثلاثاء) هذا السؤال.