Mo₂P支持の金属原子を用いた酸素進化/還元反応のための二官能触媒

二次元遷移金属リン化物および二次元遷移金属二カルコゲナイドは、類似の層状結晶構造を持っていますが、前者は電子構造レベルで独自の利点を示します。前者は、二次元遷移金属二カルコゲナイドと比較して、フェルミエネルギーレベル近くの電子状態密度が豊かです。この特性は、反応中間体と触媒基板間の電子移動効率を大幅に促進し、触媒反応速度論を最適化するための重要な電子構造基盤を提供します。二次元遷移金属リン化物の利点に基づき、第一原理計算を用いて、Mo₂P上に担持された一連の遷移金属原子（TM@Mo₂P）がOERおよびORRの単原子触媒としての活性を系統的に調査しました。ここで、TM = Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Os、Ir、Pt、Auです。安定性と触媒性能をスクリーニングした結果、Au@Mo₂Pはそれぞれ過剰電圧ηORR = 0.48 VおよびηOER = 0.49 Vで二官能活性を示しました。一方、Ag@Mo₂Pも過剰電圧ηORR = 0.47 Vで優れたORR性能を示しました。次に、吸着エネルギーの線形関係によって確立された火山曲線は、TM@Mo₂Pの活性傾向を示します。その触媒起源はdバンド中心を通じて説明されました。最後に、バダーの電荷解析を通じて、反応中にAuの電荷がほぼ一定であることを発見しましたので、Au原子が触媒過程で電子の「ブリッジ」として機能すると考えています。