南京理工朱俊武/熊攀EnSM：软模板导向合成Fe-Co双单原子催化剂助力锌空气电池

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南京理工朱俊武/熊攀EnSM：软模板导向合成Fe-Co双单原子催化剂助力锌空气电池
具有最大化原子利用效率的双单原子催化剂(DSACs)在很大程度上取决于双金属单原子在理想载体上的稳定性，例如具有开放双面表面的二维原子层。然而，金属-2D载体相互作用的调节对于提高DSACs的催化性能至关重要，而常规的 2D原子纳米片很少能实现这一点。
南京理工大学朱俊武、熊攀等开发了一种软模板导向的层间限制策略来合成 Fe-Co DSAC。
南京理工朱俊武/熊攀EnSM：软模板导向合成Fe-Co双单原子催化剂助力锌空气电池
2D软模板是通过两种亲分子全氟十四烷酸(PFTA)和硬脂酸(SA)自组装成层状胶束而形成的。Fe和Co离子被限制在2D软模板的夹层和随后涂覆的聚吡咯(Ppy)层之间。在热解过程后，获得了称为FeCo-NSC的Fe-Co DSAC，其中Fe和Co单原子通过与N和S杂原子的配位分别被稳定在2D碳纳米片上。
与单原子相比，Fe和Co双单原子之间的协同效应可以降低中间体吸收/解吸的能垒，并增强电荷转移以获得稳定和优异的氧还原反应（ORR）活性。

南京理工朱俊武/熊攀EnSM：软模板导向合成Fe-Co双单原子催化剂助力锌空气电池

图1. 材料合成及表征
研究显示，受益于上述优势，Fe-Co DSAC表现出优异的ORR电催化活性，半波电位为0.86 V。此外，以FeCo-NSC为正极的锌-空气电池具有~1.51 V的高开路电压和152.8 mW cm-2的大功率密度，优于单金属Fe和Co SAC。这项工作为合成用于高性能电催化的有效DSAC铺平了新的途径。
南京理工朱俊武/熊攀EnSM：软模板导向合成Fe-Co双单原子催化剂助力锌空气电池
图2. 锌-空气电池性能
Soft template-directed interlayer confinement synthesis of a Fe-Co dual single-atom catalyst for Zn-air batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.029

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