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flyfish1997木虫 (小有名气)
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氮掺石墨烯增强ORR的理解 已有5人参与
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不少文献都计算得到，N掺石墨烯后，由于N电负性大，使得邻近的C带正电荷 （可以理解），然后邻近的C就容易吸附氧气、活化氧分子（怎么理解？）。氧气是电子接受体，应该容易吸附在电荷密度高的C上啊，为什么容易吸附在带正电荷的邻近的C上？ 这篇SCIENCE（http://science.sciencemag.org/content/351/6271/361.full）上说，N掺石墨烯后，使得邻近的C为路易斯碱 （怎么理解？），然后容易吸附氧气（如果C是路易斯碱，这个可以理解）。 |
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valenhou001
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“C带正电了或者电荷密度减小了，更有利于吸附氧气” 这是瞎掰。这只是他们的猜测。 这种观点可能是那篇最早CNT掺氮研究里的计算理论支持所提出的吧，后面很有一些文章随流了。 有些计算文章根本没有考虑O2分子的吸附势垒（特别是在有溶剂的情况下），就用上面错误的观点来讨论是否易于O2吸附。 本人曾与一些合作者在氮掺杂石墨烯的ORR做过几篇理论工作，可供你参考： Possible Oxygen Reduction Reactions for Graphene Edges from First Principles， J. Phys. Chem. C, 2014, 118 (31), pp 17616–17625 Active Sites and Mechanisms for Oxygen Reduction Reaction on Nitrogen-Doped Carbon Alloy Catalysts: Stone–Wales Defect and Curvature Effect， J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (39), pp 13629–13640 Interplay between Oxidized Monovacancy and Nitrogen Doping in Graphene， J. Phys. Chem. C, 2014, 118 (34), pp 19795–19805 Selective nitrogen doping in graphene: Enhanced catalytic activity for the oxygen reduction reaction， PHYSICAL REVIEW B 84, 245434 (2011) 这些文章比那些只做了O, OH, OOH吸附能就讨论ORR的催化机制或活性要深入一些。需要在这方面进行理论计算研究ORR催化活性的，可站内联系我。 |
7楼2017-03-05 21:05:49
valenhou001
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“N掺石墨烯后，由于N电负性大，使得邻近的C带正电荷 （可以理解），然后邻近的C就容易吸附氧气、活化氧分子”这种解释是有牵强，或者不合理的。氮比碳多一个电子，以graphtic 构型的氮为例，这个多出的电子贡献到碳环的大pi反键态，氮最近邻的碳原子上贡献最大。建议参考我的这篇文章：https://arxiv.org/abs/1205.6575。本人对那篇science 的文章提出解释原因有点异议，他们提的解释也有的瞎掰。 发自小木虫IOS客户端 |
2楼2017-03-05 19:09:38
3楼2017-03-05 20:02:38
flyfish1997
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你的意思是，N掺进去后，使C的电荷密度增加了？这个跟science的解释类似，这样倒是可以理解吸附氧能力强了。 如果从电负性的角度，刚好相反，N电负性强，吸引C上的电荷，使C带正电荷。好几篇angew的计算都这样的结果，例如 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201206720/full。只是不理解他们为什么说C带正电了或者电荷密度减小了，更有利于吸附氧气？？ |
4楼2017-03-05 20:37:36