AFM：Fe、N共掺杂碳球作为用于ORR的低成本、可扩展的电催化剂

原子分散的过渡金属-氮-碳催化剂正在成为燃料电池中氧还原反应（ORR）的低成本电催化剂。然而，这些催化剂仍然需要具有成本效益和可扩展的合成策略，以及对它们的机制更深入的了解。

近日，英国学院Maria-Magdalena Titirici（通讯作者）等人报道了一种通过水热碳化和高温后碳化制备了可扩展、低成本的铁、氮-共掺杂的碳球（Fe@NCS）。

首先，通过木糖HTC制备具有丰富氧功能的水热碳球（CS）。然后用铁前体（FeCl₂或FeCl₃）和氮前体（三聚氰胺）浸渍得到的热液CS，最后在惰性N₂气体下进行两步碳化。

在碳化过程中，Fe和N杂化到碳载体中，从而形成碳载体Fe@NCS。而Fe@NCS粉末用0.1 M HCl处理，以去除表面形成的任何游离金属铁物种，仅允许Fe-N_x络合物残留(Fe@NCS-A、其中A表示酸），其中用FeCl₂或FeCl₃浸渍的样品分别表示为Fe²⁺@NCS-A和Fe³⁺@NCS-A。

研究发现，FeN₄是所获得的Fe@NCS中存在的主要Fe形式。通过比较Fe²⁺@NCS-A和Fe³⁺@NCS-A催化活性，发现Fe²⁺@NCS-A对ORR显示出更好的催化活性。

在阴离子交换膜燃料电池中研究了这种催化剂。高开路电压证明了开发高性能、低成本燃料电池催化剂是一种潜在的方法。

Iron, Nitrogen Co-Doped Carbon Spheres as Low Cost, Scalable Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction. Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202102974.

https://doi.org/10.1002/adfm.202102974.

AFM：Fe、N共掺杂碳球作为用于ORR的低成本、可扩展的电催化剂

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AFM：Fe、N共掺杂碳球作为用于ORR的低成本、可扩展的电催化剂

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