空位增强的Sb-N₄位置用于氧气减少反应和气电池

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:

• 基于P块金属的单原子催化剂 (SACs) 显示出氧降解反应 (ORR) 的前景,因为它们的芬顿无活性性质和独特的p电子.
• 一个主要的挑战是,由于封闭的d10电子配置,它们的内在活动有限.

研究的目的:

• 开发一种有效的基于的SAC,具有增强的ORR活性.
• 研究碳空缺在提高催化剂性能方面的作用.
• 为了评估催化剂的稳定性和空气电池中的应用.

主要方法:

• 用碳空位增强的Sb-N4活性中心制造一个反单原子催化剂 (Sb-SA).
• 使用高角度环状暗场扫描传输电子显微镜 (HAADF-STEM) 和X射线吸收细结构 (XAFS) 的表征.
• 在性介质中对ORR性能和稳定性的电化学评估.
• 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明催化机制.

主要成果:

• 开发的Sb-SA-N-C催化剂表现出高正半波潜力为0.905V的ORR.
• 在性环境中观察到优异的结构稳定性.
• DFT的计算表明,碳空缺会削弱Sb-OH*吸附,从而促进ORR.

结论:

• 在Sb-SA-N-C中的碳空位增强的Sb-N4活性中心显著改善了ORR活动.
• 催化剂对实际应用具有很大的潜力,Zn-空气电池的高功率密度证明了这一点.