麦立强EES:双金属位点与相邻Fe纳米团簇的电子协同作用实现高效氧电催化 2024年1月9日 上午9:35 • z, 顶刊 • 阅读 19 具有 M-N4 构型的单原子催化剂在氧电催化方面大有可为,因此受到了广泛的研究。然而,它们在锌-空气电池中的实际应用仍然受到较差的活性和耐久性阻碍。 在此,武汉理工大学麦立强团队通过简单地热解金属酞菁和N掺杂的碳前驱体,开发出了一种含有 Fe 纳米簇的双金属单原子 NiFe-N-C 催化剂。研究表明,Ni-N4 和 Fe-N4 配位结构以及相邻耦合铁纳米团簇的共存和电子协同作用,调节了催化活性位点的电子结构,优化了它们对含氧中间产物的吸附/解吸,加速了反应动力学,降低了氧电催化的能量势垒。 因此,NiFe-N-C 具有竞争性的氧催化/还原反应(OER/ORR)活性和耐久性,∆E 为 0.68 V,E1/2 和 Ej10 在 50 000 和 90 000 电位循环后的衰减可忽略不计。此外,基于 NiFe-N-C 电催化剂的锌-空气电池具有高功率密度、高比放电容量和超长寿命。 图1. 电化学性能 总之,该工作设计并合成了一种具有Ni-N4和Fe-N4位的双金属单原子NiFe-N-C催化剂。研究表明,NiFe-N-C中的Fe纳米团簇和Ni-N4以及Fe-N4活性位点的电子协同作用优化了含氧中间体,降低氧电催化的能垒。因此,它表现出优异的双功能OER/ORR性能与超小∆E=0.68 V。 此外,以NiFe-N-C电催化剂为空气正极的可充锌空气电池在251 mA cm-2的电流密度下表现出153 mW cm-3的高功率密度,在10 mAcm-2的电流密度下具有818 mAh g-1的高比放电容量,以及在10 mAcm-2的电流密度下具有750h的超长循环寿命。因此,该工作为OER/ORR过程中金属纳米簇和单原子位点的协同电子调节提供了新的见解,并激发了高效双功能氧电催化剂的合理设计。 图2. 电池性能 Optimizing Electronic Synergy of Atomically Dispersed Dual-Metal Ni-N4 and Fe-N4 Sites with Adjacent Fe Nanoclusters for High-efficiency Oxygen Electrocatalysis, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee03383j 原创文章,作者:wdl,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/01/09/691967e33b/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 神仙眷侣!段镶锋&黄昱夫妇携手,最新Nature Catalysis! 2024年5月28日 催化新势力!非晶态合金,连登Nature Catalysis、Science Advances! 2022年11月13日 另辟蹊径!只需多此一举,一个全新的低成方案,好综述! 2023年10月30日 他,北大校友,2024年斯隆奖「诺奖风向标」,光谱学+成像技术,最新Nature子刊! 2024年5月22日 北航李典森AFM: 硒掺杂+铜集流体氧化还原实现硒电极中钠的高效存储 2023年10月8日 武大Nature子刊:酸碱通用的长寿命高性能析氢催化剂 2023年10月17日