报告题目:

单原子催化剂电荷与自旋调控

报告人:

王静

所在单位:

燕山大学

报告人简介：

王静：教授，博士生导师。主要研究方向为自旋电催化理论研究。入选河北省优秀青年基金，河北省教育厅“拔尖人才”项目。主持国家自然科学基金项目、科技部项目、河北省自然基金项目，中央引导地方项目等国家/省部级科研项目十余项。担任Rare metals、石油化工高等学校学报等期刊青年编委。在Nat. Communi. Angew. Chem. Int. Ed.、EES等国内外期刊发表高水平论文60余篇。

摘要：原子级Fe基催化剂氧还原电催化活性可比拟商业Pt/C，但其氧析出活性远低于RuO₂基准，且影响氧催化活性的关键因素尚不明确。由于O₂分子的基态为自旋三重态，在氧还原/析出反应中电荷的转移是与自旋相关的，因此，催化剂材料的与自旋相关的电荷转在催化反应中是非常重要的。基于此，本研究提出以Fe原子中心的自旋极化程度(spin-polarization)作为氧还原/析出催化活性的指示符(descriptor)，探索了能反应电子精细能带结构的电子自旋(spin)与氧催化反应活性关系。研究发现，通过双金属原子间自旋耦合作用削弱Fe原子自旋极化程度，能够改善电荷的定域程度，有效提升催化活性；同时，非自旋极化金属易成为羟基氧化、抗质子化位点，有效保护Fe原子活性位点，提升催化剂耐久性。该研究基于“自旋调控”策略，实现了Fe基催化剂催化活性及结构稳定性，同时也为设计高活性、高稳定性电催化剂提供了新的研究思路。