Syreutvecklingsreaktionen (OER) är av stor betydelse i energirelaterade tekniker som metall-luftbatterier och vattensplittring. Kinesiska forskare har dopat platsdefinierade sp-N- och S-atomer till grafdiyne, vilket möjliggör mycket aktiv katalys av OER. Deras resultat publicerades i J. Am. Chem. Soc .

Traditionella OER -katalysatorer, t.ex. RuO ₂ och IrO ₂ , begränsas av höga kostnader och sjunkande stabilitet. Heteroatom-dopade kolmaterial, särskilt dubbel doping, har visat en spännande potential för högeffektiv elektrokatalys på grund av den synergistiska effekten. Dock, dopningsställena för olika atomer är mycket okontrollerbara, vilket försvårar struktur-fastighetsstudien.

Den synergistiska effekten kan bara ske inom ett visst avstånd mellan de dubbla atomerna, och 7,5 Å är den övre gränsen för N- och S -atomer för att uppnå en stark synergistisk effekt.

Forskare från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademien har framgångsrikt förberett "stereodefinerade" N- och S -atomer kodade grafdiyne, och de relativa positionerna för N- och S -atomerna var välkontrollerade.

"N-, S-kodad grafdiyne uppvisade högre katalytisk aktivitet än de katalysatorer med individuell elementdopning (N eller S-atom) och kommersiell RuO ₂ för att katalysera OER, besitter lägre överpotential (299 mV) och högre strömtäthet (47,2 mA/cm2, 1,6 V), "sa WANG Dan, som ledde denna forskning.

Denna studie öppnar en väg för att förstå de synergistiska effekterna i heteroelement-dopade metallfria katalysatorer, och för att ytterligare vägleda den rationella konstruktionen och beredningen av högeffektiva katalysatorer för energiomvandling och lagring.