8-羟基喹啉-5-磺酸修饰金属有机框架作为Cu2+和肌酐检测的"关-开"型光学传感器

本文通过密度泛函理论（DFT）计算设计了一种新型铁电异质结构催化剂，揭示了α-In2Se3极化反转对过渡金属（TM）单原子催化剂（SACs）析氧反应（OER）性能的动态调控机制。研究发现Ni@BN/α-In2Se3↑构型可实现0.26V的超低过电位，为开发高效非贵金属催化剂提供了"铁电极化驱动反应路径动态适配"的新策略。

　　

Highlight

本研究通过密度泛函理论（DFT）计算，系统探究了铁电异质结构BN/α-In₂Se₃负载过渡金属（Fe、Co、Ni）单原子催化剂的析氧反应（OER）性能。

Computational methods

采用维也纳从头算模拟软件包（VASP）进行第一性原理计算，使用PBE广义梯度近似（GGA）处理交换关联泛函。关键参数设置：3×3×1 Monkhorst-Pack k点网格用于结构弛豫，平面波截断能为500 eV。

Results and discussion

研究发现，将过渡金属（Fe、Co、Ni）单原子嵌入单层氮化硼（BN）构建的SACs中，通过铁电α-In₂Se₃单层衬底形成异质结构（详见支持信息图S1）。α-In₂Se₃单层在室温下表现出强大的热力学稳定性，其独特的铁电特性为催化性能调控提供了新维度。

Conclusions

该研究证实，调节α-In₂Se₃的铁电极化方向可显著影响OER过电位，这主要归因于内置电场和电子转移的协同效应。铁电极化通过动态调控活性位点电子环境，为设计高性能可调谐电催化剂提供了新思路。