制定N-Doped碳空心纳米圈,具有高度可访问的透孔,以隔离Fe单个原子,以有效减少氧气

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:

• 在单原子催化剂中设计可访问的活性位点对于有效的催化是至关重要的.
• 添加碳材料为固单个金属原子提供了有希望的平台.

研究的目的:

• 为了合成可调节透孔尺寸的中孔性化碳空心球体.
• 为氧化还原反应 (ORR) 开发高度可用的铁--碳 (Fe─N─C) 单原子催化剂.

主要方法:

• 使用SiO2作为空洞内部和透孔的双模板的顺序合成.
• 聚多巴胺作为添加的碳前体的联合凝结.
• 在碳框架上合理植入Fe单个原子.

主要成果:

• 鉴定证实了中孔性N-doped碳空心球体与透孔的形成.
• 高密度Fe─N4活性点和小Fe集群均分布.
• Fe─N─C空洞球体表现出极好的ORR活性 (0.90V与RHE) 和稳定性,超过商业Pt/C.
• 使用这些催化剂的气电池实现了204mW cm-2的峰值功率密度和长期稳定性.

结论:

• 开发的透孔架构显著提高了Fe─N4活跃站点的可访问性.
• Fe─N─C空洞球体代表了ORR的高效和稳定的催化剂.
• 这项工作为设计用于能源应用的先进单原子催化剂提供了可行的策略.