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通过 N、S 掺杂碳壳封装 Fe5C2 促进氧还原反应:利用横向和轴向协同作用
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-03-07 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c00286
Lang Xiao 1 , Wanqing Yu 1 , Jing Liu 1 , Shankui Luan 1 , Shengchang Li 1 , Xuejing Cui 1 , Luhua Jiang 1
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在此,通过自组装超分子结构和受控热解开发了一种新型氧还原反应(ORR)电催化剂,该催化剂由封装Fe 5 C 2纳米颗粒的N,S共掺杂碳壳组成。所得的Fe 5 C 2 @SNC催化剂表现出优异的电催化性能,具有0.86 V的高半波电位(E 1/2),与商业Pt/C相当。独特的核壳结构有助于实现出色的稳定性,在连续计时电流分析法测试 20 小时后,电流维持率为 89%。在锌空气电池应用中,该催化剂实现了 222 mW cm –2的峰值功率密度,超过了相应的 Pt/C 催化剂。结合实验和密度泛函理论计算,Fe 5 C 2 @SNC中轴向Fe 5 C 2纳米粒子和横向SO x功能化Fe-N x碳平面的协同效应已被全面揭示。硫的吸电子性质导致电荷重新分布,特别是在靠近 SO x基团的 N 位点上。此外,轴向Fe 5 C 2纳米粒子精确调节了Fe 5 C 2 @SNC催化剂的d带中心,优化了氧中间体的吸附并增强了ORR活性。这项工作强调了通过可控核壳结构对协同催化的理解和利用,为开发用于能量转换和存储应用的高效稳定的电催化剂提供了有效的方法。



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更新日期:2024-03-07
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