Abstrak
Katalis atom tunggal ganda (DSA), yang memanfaatkan interaksi dua situs yang sinergis, merupakan bidang yang menjanjikan dalam elektrokatalisis. Namun, sintesis pasangan atom ganda yang tepat dan penyempurnaan struktur elektroniknya tetap menjadi tantangan yang signifikan. Di sini, kami membangun FeMn-DSA heteronuklir rekayasa cacat yang ditambatkan pada matriks karbon berpori yang didoping nitrogen (FeMnDSA/dNC) melalui strategi penjebakan cacat trinuklir yang disesuaikan. Strategi modulasi cacat ini secara efektif menstabilkan pasangan atom ganda sambil mengoptimalkan struktur elektronik untuk mendekati optimalitas Sabatier, yang secara signifikan meningkatkan kinerja reaksi reduksi oksigen (ORR). FeMnDSA/dNC mencapai potensi setengah gelombang tinggi sebesar 0,921 V dalam media alkali, dengan baterai seng-udara yang dirakit menunjukkan kepadatan daya puncak 291 mW cm-2 dan siklus pengisian/pengosongan yang stabil selama lebih dari 500 jam. Perhitungan teoritis mengungkapkan bahwa koordinasi yang dimediasi oleh cacat yang berdekatan dengan pusat diatomik Fe-Mn memicu redistribusi muatan, menekan populasi orbital antiikatan sekaligus memperkuat Fe 3dz2 dengan hibridisasi orbital O 2p. Modulasi ini melemahkan ikatan OO melalui konfigurasi adsorpsi *OOH yang dioptimalkan, sehingga meningkatkan kinetika ORR. Karya ini memberikan wawasan berharga tentang modulasi yang tepat dan mekanisme dasar DSA, memajukan desain elektrokatalis untuk aplikasi penyimpanan dan konversi energi.
Hibridisasi Orbital yang Dipicu Cacat pada Katalis Atom Ganda FeMn Menuju Pengurangan Oksigen yang Dioptimalkan Sabatier
