揭示硫掺杂的碳材料在水电氧化过程中活性苯醌基团及惰性硫残留物的形成（英文）

杂原子掺杂的碳材料具有成本低、导电性高、耐酸碱性强等优点,被直接或作为载体材料广泛应用于各类电催化反应.由于杂原子和碳原子之间的电负性差异很大,人们通常将杂原子掺杂的碳材料析氧(OER)活性提高的原因归于杂原子诱导的碳原子上电荷的重新分布.然而,硫(2.58)与碳(2.55)的电负性几乎相同,说明硫掺杂不会导致碳上显著的电荷重新分布.因此,硫掺杂碳材料的活性来源可能与其他元素掺杂的碳材料不同.目前,部分研究表明,硫掺杂是通过改变碳基体的自旋密度而非电荷密度来优化反应活性.还有一些研究将活性的增强归因于硫掺杂的碳材料中存在的硫杂环结构.然而,上述结论都是基于硫掺杂碳材料本身可以在电催化中保持稳定这一前提下提出的,材料本身电催化过程中可能发生的结构和组分转变,尤其是在强氧化OER条件下发生的转变被忽略了.硫杂环是一种具有还原性的硫物种,在强氧化的OER条件下应当同样发生氧化.因此,硫掺杂的碳材料及其作为金属材料的载体在催化OER时的活性起源和催化机制仍然不明确.本文研究了硫掺杂的石墨薄片(S-GP)在碱性OER过程中的活化以及相应的结构演化过程.连续的电化学线性扫描结果表明, S-GP可以...