翻译成中文:2 Results and DiscussionTheoretical AnalysisWhile for the completion of oxygen electrocatalysis the standard equilibrium potential of 123 V versus reversible hydrogen electrode RHE is encountere
2 结果和讨论 理论分析 在氧气电催化反应中,需要达到标准平衡电位1.23伏特对可逆氢电极(RHE)的电位,这表明在H2O和O2之间的电化学转化中存在热力学抑制,抑制能量为4.92电子伏。为了促进这种转化,催化剂应在基本步骤中平衡氧气中间体的化学吸附,这意味着电子激发势应部分重叠于平衡电位间隙。就过渡金属(TM)材料而言,特征3d态(ψTM-3d)通常表现出局部性质,εd位于费米能级(EF)以下。然而,这种局部d态对于增强氧气中间体的转化效率是有害的,原因是在TM-O键中共价性有限。作为异相电催化的主导,平均场行为表明,通过电子调制工程实现克服热力学劣势。RE掺杂剂在基于TM的材料中引起的电子扰动可以展现出价带优化。不同于TM-O,RE-O具有更多离子性质,这归因于RE中更局部化的4f电子性质。通过构建3d-4f轨道耦合(αψTM-3d + βψRE-4f),可以调节离子和共价性对氧中间体的竞争,以产生更高的电子态,因为4f态共享更高的能级,如图1所示。这种表面离子能的降低与表面功函数的降低成正比,可以加速电子传输,有望增强氧气双功能性。在RE系列中,Nd3+被发现是带隙半导体的满意电子调制剂,可以减少电子-空穴复合,因为它具有独特的价态4f电子结构。Nd作为掺杂剂掺入过渡金属Co中,可以创建价态电子调制,提高氧气电催化性能,因为Nd具有特定的氧亲和力。
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