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ORR/OER高效二维双功能电催化剂Cu_(2)@C_(2)N的第一性原理研究
1
作者 张铭 马林昊 +2 位作者 彭铠 刘雨晴 赵军婕 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1153-1161,共9页
为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上... 为了评估单层C_(2)N负载单Cu和双Cu原子的电催化性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Cu@C_(2)N和Cu_(2)@C_(2)N的电催化性质。研究发现,相对于负载单Cu原子催化剂,双原子掺杂通过改变O_(2)以及含氧中间体在Cu原子上的吸附构型而增加其吸附强度,显著提升析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)的电催化活性。Cu_(2)@C_(2)N的ORR和OER过电位分别可达0.46与0.38 V,其性能可媲美贵金属催化剂。电子态密度的计算表明,Cu原子负载在费米能级处引入较高的电子态密度的同时有效减小带隙宽度,且Cu_(2)@C_(2)N具有比Cu@C_(2)N更小的带隙,有利于其获得更高的载流子浓度和电导率,进而获得更佳的电催化活性。 展开更多
关键词 C_(2)N 析氧反应(ORR) 氧还原反应(OER) 第一性原理 吸附自由能 态密度(DOS)
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Ruddlesden-Popper层状钙钛矿Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的电子结构与磁性的第一性原理 被引量：1
2
作者 张铭 张持 +4 位作者 王朝 彭铠 李赛楠 马林昊 王如志 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期665-673,共9页
采用基于密度泛函理论的投影平面波方法,对Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿结构Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的电子结构和磁学性质进行了自旋极化计算。由于A位Ba的替位掺杂,造成MnO6八面体发生显著旋转、倾斜等畸变,会对电子结构与磁性... 采用基于密度泛函理论的投影平面波方法,对Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿结构Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的电子结构和磁学性质进行了自旋极化计算。由于A位Ba的替位掺杂,造成MnO6八面体发生显著旋转、倾斜等畸变,会对电子结构与磁性产生较大影响,对此进行了充分的讨论。考虑在位库伦作用修正的广义梯度近似(GGA+U)的计算表明,Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)基态为铁磁半金属,其半金属能隙3.07 eV,晶胞总磁矩为31μB。Bi_(8)Ba_(4)Mn_(8)O_(28)的晶胞磁矩主要来自Mn原子磁矩的贡献,而Bi、Ba与O原子磁矩相对较小;而半金属性则主要源于Mn 3d自旋向上与自旋向下电子间存在较大的交换劈裂所致。使晶胞承受均匀变形,当其晶格常数在-10%~14%较大范围变化时,半金属性均可得到保持,且其晶胞总磁矩可始终稳定于31μB。 展开更多
关键词 第一性原理 层状钙钛矿 半金属 磁性 电子结构 晶格形变
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硼化氮化碳/二氧化锡异质结的制备及光催化性能
3
作者 张铭 李赛楠 +3 位作者 张持 马林昊 彭铠 杨威 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期534-542,共9页
开发光催化材料被认为是缓解能源短缺与环境污染的有效策略之一,然而,同时实现高效、长期稳定和具有宽响应范围的催化剂仍然是光催化领域一个具有挑战性的目标。采用“一锅热聚合法”成功合成一种对光响应良好的硼化氮化碳/二氧化锡异... 开发光催化材料被认为是缓解能源短缺与环境污染的有效策略之一,然而,同时实现高效、长期稳定和具有宽响应范围的催化剂仍然是光催化领域一个具有挑战性的目标。采用“一锅热聚合法”成功合成一种对光响应良好的硼化氮化碳/二氧化锡异质结。研究结果表明,硼化氮化碳/二氧化锡异质结材料可表现出优异的光催化活性,在模拟太阳光照射40 min时,对亚甲基蓝(methylene blue,MB)的降解率可达到94.8%。原因为异质结构和B掺杂的协同优化作用,优化作用主要表现为使其光学带隙减小而增强其可见光吸收特性,以及降低电子-空穴对的复合,优化其光催化活性。此外,还通过实验构建异质结界面能带结构模型,对光催化降解反应中的活性物种与反应机理进行了深入辨析与讨论。 展开更多
关键词 g-C_(3)N_(4) 异质结 光催化 光生载流子 B掺杂 有机物降解
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