卤族轴向配位原子对Fe-N4位点氧还原活性调控机制的密度泛函理论研究
徐昊, 李若鹏, 杨培霞, 刘安敏, 白杰
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240302
采用密度泛函理论构建了不同卤族轴向配位原子修饰的碳载Fe-N4位点(Fe原子与同一水平面的4个N原子配位成键)模型(Fe-N4-F/C、Fe-N4-Cl/C和Fe-N4-Br/C),通过计算上述模型的态密度、Mulliken电荷、氧还原中间体吸附能以及氧还原自由能,深入研究卤族轴向配位原子对Fe中心电子结构和吸附行为的调控机理,明确不同卤族轴向原子与Fe-N4位点氧还原活性之间的构效关系。计算结果发现,引入Br作为轴向配位原子可以有效优化Fe原子的电子结构,从而适当降低Fe中心对OH*中间体的吸附强度,促进OH*解吸反应顺利进行。与Fe-N4/C模型相比,Fe-N4-Br/C模型具有更低的决速步骤(即OH*解吸)反应能垒。因此预测卤族轴向配位原子修饰策略能够改善Fe-N4位点的氧还原本征催化活性。
关键词: 氧还原反应, Fe-N4位点, 卤族轴向配位原子, 电子结构, 密度泛函理论

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