阶层-孔稳定化策略用于制造18.3%重量%的高负荷单原子催化剂,用于氧降解反应
Tianxi He1, Xiaoyuan Zhang2, Dan Li1
1State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, School of Chemistry, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710049, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|December 7, 2023
概括
一个新的战略创造了高负载 (18.3%) 铁单原子催化剂 (Fe-SACs) 进行高效的氧降解反应 (ORR). 这种方法增强了催化活性,并为热催化和光催化开辟了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 金属单原子催化剂 (M-SACs) 为像氧降解反应 (ORR) 这样的反应提供100%的原子利用率.
- 在M-SAC中金属负载较低,通常低于2 wt%,阻碍了它们的整体催化性能.
- 开发高负载的M-SAC对于提高催化效率至关重要.
研究的目的:
- 报告制造高负载M-SAC的层次结构稳定策略.
- 使用开发的高负载M-SAC实现高效的ORR活动.
- 探索这种策略在更广泛的催化应用中的潜力.
主要方法:
- 使用高含量SiO2产生的等级孔结构制造M-SACs.
- 利用半孔和封闭效应在热解过程中稳定Fe原子.
- 引入 (Se) 来调节Fe-N4站点的电子结构.
主要成果:
- 为M-SACs实现了18.3%的高金属负载.
- 合成的Fe单原子催化剂显示出高ORR活性,半波潜力为0.895V (KOH) 和0.791V (HClO4).
- 该战略有效地提高了Fe-N4活跃地点的密度和可访问性.
结论:
- 一个层次性孔稳定策略有效地提高了M-SAC的加载和性能.
- 高负荷的Fe-SAC表现出显著的ORR活性,为先进的催化应用铺平了道路.
- 这种方法为设计用于热催化和光催化的高性能M-SAC提供了新的途径.
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