De zuurstofevolutiereactie (OER) is van groot belang bij energiegerelateerde technieken zoals metaal-luchtbatterijen en watersplitsing. Chinese wetenschappers hebben plaatsgedefinieerde sp-N- en S-atomen gedoteerd in graphdiyne, die een zeer actieve katalyse van OER mogelijk maakt. Hun bevindingen werden gepubliceerd in J. Ben. Chem. Soc .

Traditionele OER-katalysatoren, bijv. RuO ₂ en IrO ₂ , worden beperkt door hoge kosten en afnemende stabiliteit. Heteroatoom-gedoteerde koolstofmaterialen, vooral dubbele doping, hebben een intrigerend potentieel getoond voor zeer efficiënte elektrokatalyse vanwege het synergetische effect. Echter, de dopingplaatsen voor verschillende atomen zijn zeer oncontroleerbaar, wat de structuur-eigenschappen studie moeilijk maakt.

Het synergetische effect kan alleen plaatsvinden binnen een bepaalde afstand tussen de dubbele atomen, en 7,5 is de bovengrens voor N- en S-atomen om een ​​sterk synergetisch effect te verkrijgen.

Wetenschappers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben met succes "stereogedefinieerde" N- en S-atomen gecodeerd graphdiyne, en de relatieve posities van de N- en S-atomen waren goed gecontroleerd.

"N-, S-gecodeerde graphdiyne vertoonde een hogere katalytische activiteit dan die katalysatoren met doping van individuele elementen (N- of S-atoom) en commerciële RuO ₂ bij het katalyseren van de OER, met een lagere overpotentiaal (299 mV) en een hogere stroomdichtheid (47,2 mA/cm2, 1.6V), " zei WANG Dan, die dit onderzoek leidde.

Deze studie opent een weg voor het begrijpen van de synergetische effecten in hetero-element-gedoteerde metaalvrije katalysatoren, en voor het verder begeleiden van het rationele ontwerp en de voorbereiding van zeer efficiënte katalysatoren voor energieconversie en -opslag.