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2026 article

Theoretical Insights into 4f–3d Synergistic Catalysis in Fe–Light Rare-Earth Atomic-Scale Catalysts for Oxygen Reduction

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Résumé fourni par la source

Sluggish oxygen reduction reaction (ORR) kinetics limit energy conversion efficiency, driving research interest in atomic-level catalysts. This work employs density functional theory calculations to investigate the ORR activity of Fe-based light rare-earth catalysts. Six Fe-light rare-earth configurations are constructed to reveal how 4f orbitals modulate the electronic structure of the Fe sites. Gibbs free energy analyses reveal synergistic catalysis between Fe and light rare-earth elements, enabling catalysts to optimize the reaction pathway and lower energy barriers of intermediates compared to single-atom catalysts. Among these, Fe-Nd-NC exhibits an ORR performance with an overpotential of only 0.55 V, an improvement over Fe-N-C and Nd-N-C. Electronic state analyses identify Fe atoms as active sites and Nd atoms as modulation centers. The 4f-3d coupling yields an optimal structure, optimizing the configuration of Fe sites and tuning the adsorption strength of intermediates. This study elucidates the origin of synergistic catalysis in Fe-light rare-earth catalysts, offering theoretical guidance for the design of ORR electrocatalysts.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Theoretical Insights into 4f–3d Synergistic Catalysis in Fe–Light Rare-Earth Atomic-Scale Catalysts for Oxygen Reduction
Date Crossref
25/08/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

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