一蚀刻热解到富含缺陷的碳纳米板,以构建多原子协调的铁站点,以有效减少氧气
Shichao Peng1, Xilan Ma1, Jiachen Tian1
1Research Center of Materials Science, Beijing Key Laboratory of Construction Tailorable Advanced Functional Materials and Green Applications, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 9, 2024
概括
一种新方法使用硫酸酸 (KCNS) 来制造用于铁单原子催化剂 (Fe-SACs) 的N,S-化碳纳米片. 这些催化剂在氧降解反应 (ORR) 和空气电池中表现出色.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 单原子催化剂 (SAC) 对于加速氧降解反应 (ORR) 是至关重要的.
- 在碳质基质中开发高效的协调结构可以提高SAC的性能.
- 金属有机框架 (MOF) 为设计先进的催化剂提供了一个多功能平台.
研究的目的:
- 为高性能ORR催化剂制备N,S-co-doped碳纳米板开发一种新的蚀刻路径.
- 在这些富含缺陷的碳纳米板上定原子分散的铁位点.
- 研究基介质和空气电池中产生的铁单原子催化剂 (Fe-SAC) 的催化活性和耐久性.
主要方法:
- 使用一种辅助基酸盐 (KCNS) 的蚀刻路径将MOF转化为2D N,S-co-doped碳纳米板.
- 采用光谱和显微镜分析来描述Fe-SACs的结构和组成.
- 使用优化的Fe-SAC作为空气电极制造和测试可充电的空气电池.
主要成果:
- 成功合成了富含缺陷,N,S-co-doped碳纳米片与原子分散的铁位点.
- 确定了一个非对称的Fe-S1N3协调结构,用于隔离的铁原子.
- 在性ORR中达到0.920V的高半波潜力与RHE相比,并且在空气电池中表现出极好的耐用性 (> 1300小时),功率密度为350mW cm-2 .
结论:
- KCNS辅助蚀刻路径是一种新且有效的策略,用于制备多原子协调的单原子催化剂.
- 优化的Fe-SACs由于其独特的结构和高表面积而表现出卓越的ORR活性和稳定性.
- 这项工作为开发用于能源转换和储存应用的先进电催化剂提供了有希望的途径.
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