铂吸附缺陷二维单层氮化硼：一种有前景的氧还原反应电催化剂

六方氮化硼（hBN）的大带隙和强共价键长期以来被认为具有化学惰性。由于其具有饱和稳固共价键的惰性，原始二维单层hBN无法被功能化以用于能量转换应用。因此，有必要使二维hBN具有化学反应性以用于潜在应用。在此，我们通过计算设计了二维单层hBN的单氮（N）和硼（B）双空位，记为VBN缺陷-BN（d-BN），以激活化学反应性，这是将d-BN用于潜在应用的有效策略。单个Pt原子吸附在VBN d-BN的缺陷区域上充当单原子催化剂，对氧还原反应（ORR）表现出独特性能。采用基于第一性原理的色散修正周期杂化密度泛函理论（DFT-D）方法研究了铂吸附二维缺陷氮化硼（Pt-d-BN）的平衡结构与性质。本研究表明Pt-d-BN具有1.30 eV电子带隙的半导体特性，这是ORR的一个重要方面。二维单层Pt-d-BN表面的ORR机理遵循4e还原路径，这是由于OOH形成与解离的势垒较低、H2O2在Pt-d-BN表面不稳定并生成水。此处研究了离解和缔合两种ORR机理，发现两种机理的ORR路径结果几乎同样有利。因此，可以说二维单层Pt-d-BN对四电子还原路径表现出高选择性。根据ORR各步相对吸附能的计算，预计Pt-d-BN将表现出显著的催化活性。