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Registro Completo |
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Biblioteca(s): |
Embrapa Instrumentação. |
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Data corrente: |
03/09/2025 |
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Data da última atualização: |
03/09/2025 |
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Tipo da produção científica: |
Artigo em Periódico Indexado |
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Autoria: |
BIBI, S.; HUANG, X.; WANG, Y.; LI, Y.; LU, G.; XIA, X.; ZHANG, K.; RIBEIRO, C.; HE, T.; BAHNEMANN, D. W.; PAN, J. H. |
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Afiliação: |
NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY, BEIJING 102206, CHINA; , GUANGXI UNIVERSITY, NANNING 530004, GUANGXI, CHINA; NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY, BEIJING 100190, CHINA; SCHOOL OF RESOURCES, ENVIRONMENT AND MATERIALS, GUANGXI UNIVERSITY, NANNING 530004, GUANGXI, CHINA; SCHOOL OF ENERGY, POWER AND MECHANICAL ENGINEERING, NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY, BEIJING 102206, CHINA; SCHOOL OF ENERGY, POWER AND MECHANICAL ENGINEERING, NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY, BEIJING 102206, CHINA; SCHOOL OF ENERGY, POWER AND MECHANICAL ENGINEERING, NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY, BEIJING 102206, CHINA; CAUE RIBEIRO DE OLIVEIRA, CNPDIA; N, NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY, BEIJING 100190, CHINA; INSTITUT FÜR TECHNISCHE CHEMIE, LEIBNIZ UNIVERSITAT HANNOVER, HANNOVER D-30167, GERMANY; SCHOOL OF ENERGY, POWER AND MECHANICAL ENGINEERING, NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY, BEIJING 102206, CHINA. |
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Título: |
Electronic and catalytic insights into rare earth element-doped c-NiOOH for oxygen evolution and reduction: A DFT study |
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Ano de publicação: |
2025 |
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Fonte/Imprenta: |
Journal of Energy Chemistry, v. 110, 2025. |
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Páginas: |
581–592 |
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ISSN: |
2095-4956 |
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DOI: |
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.07.003 |
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Idioma: |
Inglês |
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Conteúdo: |
The rational design of Ni-based catalysts is essential due to their abundance and low cost for advancing sustainable energy technologies, particularly for water splitting and fuel cells. This study employs spinpolarized density functional theory (DFT) to examine the influence of anchoring rare-earth elements on the c-NiOOH lattice surface, aiming to identify the optimal catalytic site for the oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). Following the identification of an appropriate active site through Ni vacancy, a rare earth element (REE1) is introduced as a dopant for single-atom catalysis (SACs). The structural, thermodynamic, and catalytic characteristics of all newly designed REE1/cNiOOH catalysts have been extensively studied. Among the newly developed catalysts, Tb1/c-NiOOH exhibits the lowest OER overpotential of (0.36 V), while Ce1/c-NiOOH and Pr1/c-NiOOH also demonstrate excellent OER performance (0.51 and 0.41 V), respectively. Notably, Nd1/c-NiOOH and Pm1/c-NiOOH exhibit efficient ORR activity, with low overpotentials of (0.63 and 0.61 V) due to their balanced adsorption and desorption energies of intermediates. Bader charge analysis reveals strong electron donation from doped REE1 to the surface. This study identified Ce1, Pr1, Nd1, and Tb1 anchoring catalysts as highly promising for water-splitting applications. Moreover, Nd1 and Pm1 doping markedly improve ORR performance, underscoring their promise for enhanced electrochemical applications in metal-air batteries. The catalytic performance of all newly developed catalysts was further evaluated using electronic descriptors. The catalytic performance was further assessed using the volcano curve and scaling relationships for the adsorbed intermediates. This study offers an extensive theoretical foundation for designing cost-effective and high-performance REE1/c-NiOOH electrocatalysts. MenosThe rational design of Ni-based catalysts is essential due to their abundance and low cost for advancing sustainable energy technologies, particularly for water splitting and fuel cells. This study employs spinpolarized density functional theory (DFT) to examine the influence of anchoring rare-earth elements on the c-NiOOH lattice surface, aiming to identify the optimal catalytic site for the oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). Following the identification of an appropriate active site through Ni vacancy, a rare earth element (REE1) is introduced as a dopant for single-atom catalysis (SACs). The structural, thermodynamic, and catalytic characteristics of all newly designed REE1/cNiOOH catalysts have been extensively studied. Among the newly developed catalysts, Tb1/c-NiOOH exhibits the lowest OER overpotential of (0.36 V), while Ce1/c-NiOOH and Pr1/c-NiOOH also demonstrate excellent OER performance (0.51 and 0.41 V), respectively. Notably, Nd1/c-NiOOH and Pm1/c-NiOOH exhibit efficient ORR activity, with low overpotentials of (0.63 and 0.61 V) due to their balanced adsorption and desorption energies of intermediates. Bader charge analysis reveals strong electron donation from doped REE1 to the surface. This study identified Ce1, Pr1, Nd1, and Tb1 anchoring catalysts as highly promising for water-splitting applications. Moreover, Nd1 and Pm1 doping markedly improve ORR performance, underscoring their promise for enhanced electrochemical applica... Mostrar Tudo |
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Palavras-Chave: |
C-phase NiOOH; Density functional theory (DFT); Oxygen evolution reaction (OER); Oxygen reduction reaction; Single atom catalysis (SACs). |
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Categoria do assunto: |
-- |
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Marc: |
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520 $aThe rational design of Ni-based catalysts is essential due to their abundance and low cost for advancing sustainable energy technologies, particularly for water splitting and fuel cells. This study employs spinpolarized density functional theory (DFT) to examine the influence of anchoring rare-earth elements on the c-NiOOH lattice surface, aiming to identify the optimal catalytic site for the oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). Following the identification of an appropriate active site through Ni vacancy, a rare earth element (REE1) is introduced as a dopant for single-atom catalysis (SACs). The structural, thermodynamic, and catalytic characteristics of all newly designed REE1/cNiOOH catalysts have been extensively studied. Among the newly developed catalysts, Tb1/c-NiOOH exhibits the lowest OER overpotential of (0.36 V), while Ce1/c-NiOOH and Pr1/c-NiOOH also demonstrate excellent OER performance (0.51 and 0.41 V), respectively. Notably, Nd1/c-NiOOH and Pm1/c-NiOOH exhibit efficient ORR activity, with low overpotentials of (0.63 and 0.61 V) due to their balanced adsorption and desorption energies of intermediates. Bader charge analysis reveals strong electron donation from doped REE1 to the surface. This study identified Ce1, Pr1, Nd1, and Tb1 anchoring catalysts as highly promising for water-splitting applications. Moreover, Nd1 and Pm1 doping markedly improve ORR performance, underscoring their promise for enhanced electrochemical applications in metal-air batteries. The catalytic performance of all newly developed catalysts was further evaluated using electronic descriptors. The catalytic performance was further assessed using the volcano curve and scaling relationships for the adsorbed intermediates. This study offers an extensive theoretical foundation for designing cost-effective and high-performance REE1/c-NiOOH electrocatalysts.
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Registro original: |
Embrapa Instrumentação (CNPDIA) |
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| Registros recuperados : 27 | |
| 1. |  | MACHADO, R. L.; PINTO, M. F.; GOMES, D. P.; COSTA, J. R.; CARVALHO, D. F. de. Análise multivariada dos atributos físicos das chuvas erosivas e índices de erosividade em Ribeirão das Lajes, RJ. In: REUNIÃO BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA, 17., 2008, Rio de Janeiro. Manejo e conservação do solo e da água no contexto das mudanças ambientais. Rio de Janeiro: SBCS: Embrapa Solos: Embrapa Agrobiologia, 2008. 3 p. 1 CD-ROM. (Embrapa Solos. Documentos, 101). Parceria: UFRRJ.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso / Nota Técnica |
| Biblioteca(s): Embrapa Agrobiologia. |
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| 2. | | CARRÉRA, J. C.; ILKIU-BORGES, F.; GOMES, J. I.; GOMES, D. P. B. Anatomia do lenho de duas espécies de muiracatiara (Astronium lecointei Duckee Astronium graveolens Jacq.). In: SEMINÁRIO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 19.; SEMINÁRIO DE PÓS-GRADUAÇÃO DA EMBRAPA AMAZÔNIA ORIENTAL, 3., 2015, Belém, PA. Anais. Belém, PA: Embrapa Amazônia Oriental, 2015. p. 106-110.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso |
| Biblioteca(s): Embrapa Amazônia Oriental. |
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| 3. | | PINTO, M. F.; GOMES, D. P.; MACHADO, R. L.; COSTA, J. R.; CARVALHO, D. F. de. Correlação dos atributos das chuvas erosivas em Ribeirão das Lajes-RJ, utilizando análise multivariada. In: JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA UFRRJ, 17., 2007, Seropédica, RJ. Anais... Seropédica: Editora da UFRRJ, 2007. 2 p. 1 CD-ROM. Parcerias: UFRRJ.| Tipo: Resumo em Anais de Congresso | Circulação/Nível: -- - -- |
| Biblioteca(s): Embrapa Agrobiologia. |
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| 4. | | PINTO, M. F.; GOMES, D. P.; MACHADO, R. L.; COSTA, J. R.; CARVALHO, D. F. de. Lâmina precipitada e duração das chuvas em função dos diferentes padrões de precipitação na região de Ribeirão das Lajes, RJ. In: JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA UFRRJ, 17., 2007, Seropédica, RJ. Anais... Seropédica: Editora da UFRRJ, 2007. 2 p. 1 CD-ROM. Parcerias: UFRRJ.| Tipo: Resumo em Anais de Congresso | Circulação/Nível: -- - -- |
| Biblioteca(s): Embrapa Agrobiologia. |
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| 5. | | GOMES, D. P.; LEITE, R. M. V. B. C.; KRONKA, A. Z.; SILVA, G. C. Qualidade sanitária de sementes de girassol após tratamento com fungicida a base de carbendazin e tiran. In: REUNIÃO NACIONAL DE PESQUISA DE GIRASSOL, 17.; SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE A CULTURA DO GIRASSOL, 5., 2007, Uberaba. Anais... Londrina: Embrapa Soja, 2007. p. 153-155. (Embrapa Soja. Documentos, 292). Organizado por Odilon Ferreira Saraiva, Regina Maria Villas Bôas de Campos Leite, Simone Ery Grosskopf.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso / Nota Técnica | Circulação/Nível: -- - -- |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 7. | | GOMES, D. P.; LEITE, R. M. V. B. C.; KRONKA, A. Z.; SILVA, G. C.; SOUZA, J. R. Efeito da incidência de fungos na qualidade de sementes de girassol produzidas em São Luís, Maranhão. Fitopatologia Brasileira, Brasília, DF, v. 32, p. S271, ago. 2007. Suplemento, resumo 0811. Edição dos Resumos do XL Congresso Brasileiro de Fitopatologia, Maringá, PR, ago. 2007.| Tipo: Artigo em Periódico Indexado | Circulação/Nível: Nacional - A |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 8. | | GOMES, D. P.; LEITE, R. M. V. B. de C.; KRONKA, A. Z.; SILVA, G. C.; RABELO JUNIOR, F. X. Incidência de fungos em sementes de girassol produzidas em Teresina Piauí. Fitopatologia Brasileira, Brasília, DF, v. 32, p. S271, ago. 2007. Suplemento, resumo 0812. Edição dos Resumos do XL Congresso Brasileiro de Fitopatologia, Maringá, PR, ago. 2007.| Tipo: Artigo em Periódico Indexado | Circulação/Nível: Nacional - A |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 12. | | GOMES, D. P.; LEITE, R. M. V. B. de C.; SILVA, A. C. da; SILVA, G. S.; MACIEL, A. A. S.; MACHADO, K. K. G. Efeito do armazenamento nas qualidades fisiológicas e sanitária de sementes de girassol produzidas em Balsas, Maranhão. In: ENCONTRO LATINO AMERICANO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 12.; ENCONTRO LATINO AMERICANO DE PÓS-GRADUAÇÃO, 8., São José dos Campos. Anais... [São José dos Campos: Universidade do Vale do Paraíba], 2008. 1 CD-ROM.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 13. | | SILVA, A. C. F. da; GOMES, D. P.; SOUSA, D. R. de; VASCONCELOS, A. M. de; ROGERIO, M. C. P.; LANDIM, A. V. Características morfométricas da carcaça de ovinos morada nova alimentados com farelo de castanha de caju. In: ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ, 13., 2011, Sobral. [Resumos...]. Sobral: Universidade Estadual Vale do Acaraú, 2011.| Tipo: Resumo em Anais de Congresso |
| Biblioteca(s): Embrapa Caprinos e Ovinos. |
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| 14. | | LOIOLA, P. M. G.; SOUSA, D. R. de; GOMES, D. P.; LINHARES, J. C.; BATISTA, A. S. B.; ALBUQUERQUE, F. H. M. A. R. de. Características qualitativas da carcaça de cordeiros de diferentes genótipos submetidos a dois sistemas de produção. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ZOOTECNIA, 21., 2011, Maceió. Inovações tecnológicas e mercado consumidor: anais. Maceió: Associação Brasileira de Zootecnistas, 2011. 3 f. 1 CD-ROM.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso |
| Biblioteca(s): Embrapa Caprinos e Ovinos. |
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| 15. | | GOMES, D. P.; KRONKA, A. Z.; LEITE, R. M. V. B. C. de; MORAES, M. F. H.; SILVA, G. C.; TORRES, S. B. Caracterização agronômica de genótipos de girassol e desempenho das sementes em São Luís - MA. In: REUNIÃO NACIONAL DE PESQUISA DE GIRASSOL, 17.; SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE A CULTURA DO GIRASSOL, 5., 2007, Uberaba. Anais... Londrina: Embrapa Soja, 2007. p. 36-39. (Embrapa Soja. Documentos, 292). Organizado por Odilon Ferreira Saraiva, Regina Maria Villas Bôas de Campos Leite, Simone Ery Grosskopf.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso / Nota Técnica | Circulação/Nível: -- - -- |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 16. | | CARVALHO, D. F. de; GOMES, D. P.; OLIVEIRA NETO, D. H. de; GUERRA, J. G. M.; ROUWS, J. R. C.; OLIVEIRA, F. L. de. Carrot yield and water-use efficiency under different mulching, organic fertilization and irrigation levels. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 22, n. 7, p.445-450, 2018.| Tipo: Artigo em Periódico Indexado | Circulação/Nível: A - 2 |
| Biblioteca(s): Embrapa Agrobiologia. |
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| 17. | | GOMES, D. P.; LEITE, R. M. V. B. de C.; PANIZZI, R. de C.; SILVA, G. C.; SOUZA, J. R. de. Influência da micoflora na qualidade fisiológica de sementes de girassol produzidas em Balsas, Maranhão. Fitopatologia Brasileira, Brasília, DF, v. 32, p. S182, ago. 2007. Suplemento, resumo 0362. Edição dos Resumos do XL Congresso Brasileiro de Fitopatologia, Maringá, PR, ago. 2007.| Tipo: Artigo em Periódico Indexado | Circulação/Nível: Nacional - A |
| Biblioteca(s): Embrapa Soja. |
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| 18. | | LOYOLA, P. M. G.; BATISTA, A. S. M.; SOUSA, D. R. de; GOMES, D. P.; LINHARES, J. C.; ALBUQUERQUE, F. H. M. A. R. de. Medidas morfométricas da carcaça de cordeiros de diferentes genótipos submetidos a dois sistemas de produção. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ZOOTECNIA, 21., 2011, Maceió. Inovações tecnológicas e mercado consumidor: anais. Maceió: Associação Brasileira de Zootecnistas, 2011. 3 f. 1 CD-ROM.| Tipo: Artigo em Anais de Congresso |
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| 19. | | OSTERNO, J. J.; SILVA, P. H. T. da; COSTA, J. B.; GOMES, D. P.; LANDIM, A. V.; VASCONCELOS, A. M. de; PINHEIRO, R. R.; ROGERIO, M. C. P. Medidas de parâmetros fisiológicos de ovinos da raça Santa Inês criados na região semiárida nordestina. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ZOOTECNIA, 21., 2011, Maceió. Inovações tecnológicas e mercado consumidor: anais. Maceió: Associação Brasileira de Zootecnistas, 2011. 3 f. 1 CD-ROM. Título em inglês - Measurements of physiological parameters of Santa Ines sheep created in semi-arid northeastern region,| Tipo: Artigo em Anais de Congresso |
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| 20. | | GOMES, D. P.; SARDINHA, D. H. S.; LEITE, R. M. V. B. de C.; SILVA, G. C.; KRONKA, A. Z.; MELO, N. C. Interferência de fungos na qualidade fisiológica de sementes de girassol produzidas em Timon, MA. Tropical Plant Pathology, Brasília, DF, v. 33, p. S 274, ago. 2008. Suplemento. Edição dos Resumos apresentado no XLI Congresso Brasileiro de Fitopatologia, Belo Horizonte, ago., 2008.| Tipo: Artigo em Periódico Indexado | Circulação/Nível: Internacional - A |
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