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通过电荷再分配促进单原子铁位点的氧还原
Applied Catalysis B: Environment and Energy ( IF 20.2 ) Pub Date : 2023-06-07 , DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122961 Zhanli Han , Youqi Zhu , Xiuyun Yao , Hui Peng , Changliang Du , Jiachen Tian , Lifen Yang , Xilan Ma , Jianhua Hou , Chuanbao Cao
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更新日期:2023-06-09
Applied Catalysis B: Environment and Energy ( IF 20.2 ) Pub Date : 2023-06-07 , DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122961 Zhanli Han , Youqi Zhu , Xiuyun Yao , Hui Peng , Changliang Du , Jiachen Tian , Lifen Yang , Xilan Ma , Jianhua Hou , Chuanbao Cao
原子分散的卟啉型铁催化剂已显示出替代铂族金属进行氧还原反应 (ORR) 的巨大潜力,但在对称平面四配位 FeN 4结构上受到有限的活性位点和缓慢的 O 2 活化动力学的影响。在此,FeN 4的电荷调节位点是通过相邻氮在高负载单原子 Fe 催化剂上的非键合相互作用来实现的,以提高其固有的 ORR 活性。单原子 Fe 催化剂表现出优异的碱性 ORR 活性,相对于可逆氢电极的半波电位为 0.914 V,动力学电流密度是 Pt/C 催化剂的十倍。实验和理论研究均证实,二次氮补偿可以锚定更多的 Fe 原子,高达 5.44 wt%,具有足够的 O 2激活位点,同时打破 FeN 4的对称电荷分布优化氧中间体的吸附/解吸以加速 ORR 动力学的场所。此外,单原子 Fe 催化剂在液体和固体锌空气电池中表现出良好的实际应用,分别具有 600 小时和 150 小时的长期循环稳定性,以及在固体电池中的优异柔韧性。
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