过渡金属氮化物:优异电催化性能及结构调控

该思维导图总结了过渡金属氮化物(TMNs)在电催化领域的应用。TMNs具有尺寸可调、高电子传导性和优良耐腐蚀性等优点,其内在高本征活性源于可调的电子结构,例如通过掺杂N原子增加费米能级电子密度。DFT计算证实了氮掺入增强金属特性。TMNs与其他材料(如碳材料)的协同作用进一步提高了电化学性能,例如Co4N/CNW/CC催化剂展现了优异的催化活性。高比表面积和丰富的活性位点也是TMNs催化剂的关键优势,在多种pH环境下均表现出良好的电催化活性,展现出与贵金属类似甚至优越的性能。

源码
# 过渡金属氮化物
## 物理化学特性
### 尺寸可调
- 影响催化性能
- 可适应不同应用需求
### 电子结构
- 调整电子密度
  - 影响反应活性
- 导致催化性能优化
### 高电子传导性
- 提高电催化效率
- 降低能量损耗
## 内在特性
### 高本征活性
- 提升催化反应动力学
- 促进反应效率
### 优良耐腐蚀性
- 适用于复杂化学环境
- 增加材料使用寿命
## 电子结构调整
### 掺入N原子
- 增加费米能级电子密度
  - 有利于氧电催化
- 调整金属的电子特性
## 与贵金属比较
### 类似Pt的电子结构
- d电子密度增加
  - 金属d带收缩
- 效率提升与贵金属接近
### 成本效益
- 降低催化剂成本
## pH适用范围
### 大pH范围工作
- 在酸性、中性和碱性环境下高效应用
- 应对多场景使用需求
## DFT计算研究
### NiXN金属特性增强
- N 2p轨道贡献增加
  - 影响金属的催化特性
### 氮掺入的效果
- 促进金属催化性能的增强
## 协同作用
### TMNs与非金属原子掺杂碳材料混合体
- 协同提升电化学性能
- 优化催化剂结构
## 提高电化学性能
### 3D Co4N/CNW/CC催化剂
- Co4N与3D多孔结构的协同效应
- 显著提高催化活性
## 形貌结构与支撑载体
### 高比表面积和丰富活性位点
- 加快离子质子迁移速度
- 扩大电解质扩散面积
## 实验对比研究
### TiN/CNT_GR的ORR活性
- CNT_GR和TiN的协同效应
  - 提高催化效率
### CNT_GR提供的电子转移通道
- 促进电流输送
- 优化电化学反应
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过渡金属氮化物:优异电催化性能及结构调控