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　　近期，中國科學院海洋新材料與應用技術重點實驗室和中國科學院寧波材料技術與工程研究所前沿交叉科學研究中心的研究人員利用第一性原理計算方法，探索了所有15種Ln-MoS₂（Ln = La～Lu）體系的ORR活性，不僅發現了Ln雜質對MoS₂表面ORR活性的極大促進作用，還觀察到ORR活性與Ln雜質原子序數存在一種雙周期的依賴關系。本研究工作中，研究人員也通過熱力學統計的方法精確模擬了疏松固/液界面上的水環境效應，然后通過構建動力學反應方程組，成功發展了一種電流-電勢極化曲線的模擬方法，所得到的極化電流曲線不僅可定量揭示ORR活性，也可以直接對比/指導實驗測量。深入的機理分析表明，Ln-MoS₂表面ORR活性的增強來源于一種特殊的缺陷電子態配對機制，它會選擇性地增強兩種ORR中間產物吸附（OH和OOH吸附基團），從而顯著減小ORR能壘；而雙周期規律則來源于Ln元素中4f-5d6s軌道雜化程度和Ln—S原子成鍵能力上類似的雙周期規律。在此分析基礎上，研究人員也為Ln-MoS₂體系提出了一種普適的軌道化學機理，對各類電子結構、雜質穩定性、吸附物穩定性和電化學活性中同時出現的雙周期規律進行了統一闡述。

　　相關成果發表于《自然—通訊》（Nat. Commun. 2023, 14, 3256）。該研究得到國家自然科學基金、中國工程物理研究院表面物理與化學重點實驗室學科發展基金和國家重點研發項目的資助。

鑭系元素摻雜二硫化鉬對氧還原反應的增強效應（圖中顯示了模擬所得的電流電勢極化曲線以及半波電勢所表現出的雙周期趨勢）