VN₄单原子催化剂

合成氨低过电位

面向氮还原反应设计的高曲率氮掺杂石墨烯负载VN₄单原子催化剂，限速步电位仅0.31 V，优于大部分同类催化剂，同时抑制析氢副反应。

王金刚 · Li, Ning · Jiang, Yongjian · Sheng, Hao · 孙萌涛

Applied Surface Science 2024

参数信息

限速步电位

0.31 V

筛选候选催化剂数

5

候选模型总数

406

技术优势

电位低至0.31 V

VN₄（side-on）配位结构的限速步电位为0.31 V，优于多数已报道催化剂，有利于降低能耗。

抑制HER副反应

该催化剂能抑制竞争性析氢反应（HER），从而提高氮还原反应的选择性。

从406个模型中筛选

通过高通量筛选结合密度泛函理论计算，从406个模型中选出5种高性能候选催化剂，加速了催化剂发现过程。

应用场景

• 单原子催化：提供单原子尺度的高活性位点，提升催化原子利用率。
• 催化材料：可作为高性能氮还原催化剂直接用于电化学合成氨。
• 析氢：抑制析氢副反应，提高氮还原反应的选择性。
• 燃料电池：其抑制析氢的特性可借鉴用于燃料电池中副反应控制。