Co-Fe3C对位点催化剂与异金属双活性位点,用于高效的氧降解反应
Shanshan Li1, Fangfang Chang1, Yang Yuan1
1Collaborative Innovation Center of Henan Province for Green Manufacturing of Fine Chemicals, Key Laboratory of Green Chemical Media and Reactions, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Henan Normal University, Xinxiang, Henan 453007, China.
新开发的-铁碳化物对位点在添加石墨上增强了绿色催化. 这种新型催化剂与催化剂相比,显示出优越的氧降解反应和空气电池性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 与单位催化剂相比,基于金属的双位点催化剂为绿色催化提供了增强的活性和协同效应.
- 开发新的结构特征和了解对位点催化剂的催化机制对于推进绿色能源应用至关重要.
- 碳基金属催化剂对于绿色能源储存和转换设备尤其重要.
研究的目的:
- 通过两步策略,在添加的石墨催化剂 (CNCo-Fe3C) 上构建高活性Co-Fe3C对位点.
- 研究对位点中异金属原子之间的电子相互作用和协同效应.
- 评估催化剂在氧降解反应 (ORR) 和空气电池 (ZAB) 中的性能.
主要方法:
- 采用两步合成策略,在N-doped石墨上创建Co-Fe3C对位点.
- 用X射线吸收光谱 (XAS) 和密度函数理论 (DFT) 的计算来识别和描述异金属活性位点.
- 电化学性能通过氧降解反应 (ORR) 测量和空气电池 (ZAB) 测试来评估.
主要成果:
- 构建的CNCo-Fe3C催化剂表现出Co和Fe原子之间的电子相互作用,导致更积极的d波段中心.
- 这种电子调制优化了含氧中间体的吸附能量,并降低了ORR中速率决定步骤的能量屏障.
- 催化剂实现了高ORR半波潜力0.90V与RHE,具有优异的长期稳定性,并在ZAB中显示了124mW cm-2的峰值功率密度,周期稳定性超过400小时.
结论:
- Co-Fe3C对位点催化剂表现出优越的ORR和ZAB性能,超过商业Pt/C催化剂.
- 在对位点中的异金属原子之间的协同效应有效调节非贵金属催化剂的内在活性.
- 这项工作为设计用于绿色能源应用的先进非贵金属催化剂提供了一个有希望的策略.
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