山东大学徐立强Angew.:Co2P/CoN4@NSC-500助力超长可再充电Zn-空气电池 2023年10月13日 上午12:19 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 7 为克服金属-空气电池正极氧还原反应(ORR)动力学缓慢的瓶颈,双活性中心催化剂脱颖而出。 基于此,山东大学徐立强教授(通讯作者)等人首次报道了一种“预分裂金属团簇”策略,制备了一种N, S双掺杂的蜂窝状碳基质,其中嵌有CoN4位点和包裹的Co2P纳米团簇作为双活性中心(Co2P/CoN4@NSC-500)。 最佳的Co2P/CoN4@NSC-500具有出色的4e− ORR活性,超过基准Pt/C。由Co2P/CoN4@NSC-500组装的可再充电Zn-空气电池(ZAB)在5 mA cm-2下可提供超过1742 h(3484次循环)的超长循环稳定性,并可点亮2.4 V LED灯泡约264 h,证明了在便携式设备中具有良好的实际应用潜力。 本文通过DFT计算,作者在原子尺度上模拟研究了其ORR机理。作者构建了ORR电催化活性的Co2P(201)、CoN4@NSC和Co2P/CoN4@NSC-500三种模型,并计算了在U=0 V和U=1.23 V时Co位点的几个模型表面上ORR的自由能分布。 极限反应势垒是影响催化性能的重要参数,可以用速率决定步骤(RDS)的自由能(G)来评价。从U=0 V时ORR的自由能图可看出,Co2P(201)每个基本步骤的ΔG分别为-1.95、-3.30、-0.16和0.49 eV。因此,从*OH生成OH−的最后一步是RDS。 对于CoN4@NSC和Co2P/CoN4@NSC-500,所有的ORR步骤都为负值,表明所有的ORR中间反应在这些表面上都是能量有利的。在*OOH中间体形成阶段,CoN4@NSC和Co2P/CoN4@NSC-500的自由能表现出不同的RDS,极限势垒分别下降到-0.37和-0.75 eV。 Co2P/CoN4@NSC-500的RDS能垒最低,表明Co2P/CoN4@NSC-500体系中Co2P纳米团簇与CoN4位点之间存在协同作用,从而具有最好的ORR催化活性。此外,Co2P纳米团簇和CoN4位点协同加速Co位点上*OOH的形成,从而极大提高了整体ORR活性。 A “Pre-Division Metal Clusters” Strategy to Mediate Efficient Dual-Active Sites ORR Catalyst for Ultralong Rechargeable Zn-Air Battery. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202216950. https://doi.org/10.1002/anie.202216950. 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/13/715dcf18e3/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 相关推荐 麦立强等最新Nature子刊:电场辅助质子耦合增强析氧反应! 2024年4月21日 北京工业大学校友一作!液流电池,登顶Nature! 2024年10月26日 杨会颖AEM:立方尖晶石XIn2S4作为新型超快超稳定储钠负极 2023年10月15日 武大曹余良/方永进Angew:溶剂的溶剂化能力与电解液溶剂化结构的相关性 2023年10月17日 中国海大/浙大Angew:构建金属有机框架对OER的构效关系! 2024年6月19日 “荷花”结构启发!杨阳教授/崔屹院士,重磅JACS! 2024年7月27日