在聚氧甲基中双轴应变的酸@碳纳米管异构增强氧降解催化
Sheng Zhu1,2, Lingtong Ding3, Xuehuan Zhang1
1Institute of Molecular Science, Key Lab of Materials for Energy Conversion and Storage of Shanxi Province, Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering of Education Ministry, Shanxi University, Taiyuan, 030006, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|August 31, 2023
概括
研究人员在改造的碳纳米管上开发了一种新的铁酸 (FePc) 催化剂,用于增强氧降解反应 (ORR). 这种新的异构结构提高了ORR活动和耐用性,超过了空气电池中的商业催化剂.
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:
- 铁酸 (FePc) 是氧降解反应 (ORR) 的有希望的非珍贵催化剂.
- FePc的平面结构限制了其催化性能.
- 需要新的策略来提高FePc的催化效率和稳定性.
研究的目的:
- 通过将FePc与聚氧甲酸盐封装的碳纳米管 (FePc-{PW12}@NTs) 合来设计一种新的一维异构ORR催化剂.
- 研究{PW12}@NT脚手架对FePc的FeN4活性部位产生的应变和曲率的影响.
- 评估FePc-{PW12}@NT电催化剂增强的ORR催化性能和耐用性.
主要方法:
- 使用宿主-客人化学合成FePc-{PW12}@NT异构结构.
- {PW12}@NT脚手架的设计是为了诱导拉力应变和曲率,修改FePc的结构.
- 使用电化学技术来评估ORR活性,耐用性和性介质中的甲醇耐受性.
- 在空气电池设置中评估了性能.
主要成果:
- FePc-{PW12}@NT电催化剂表现出显著增强的ORR活性,具有高半波电位 (0.90V) 和低Tafel斜率 (30.9 mV dec-1).
- 与未经修改的FePc相比,异构结构显示出出色的耐用性和甲醇耐受性.
- 组装的空气电池实现了高功率密度 (280 mW cm-2) 和长期稳定性 (>500 h).
结论:
- FePc-{PW12}@NT异构结构有效调整FePc的FeN4位点的电子和几何特性,提高ORR性能.
- 本研究提出了一种新的策略,通过利用宿主-客体化学和菌株工程来设计先进的异构催化剂.
- 开发的催化剂表现出优于商业Pt/C+IrO2的性能,为高效的能量转换设备开辟了道路.
