调主组Sb-N-C催化剂用于选择性2电子和4电子氧降解
Minmin Yan1, Hao Yang2, Zhichao Gong1
1Advanced Catalytic Engineering Research Center of the Ministry of Education, State Key Laboratory for Chemo/Biosensing and Chemometrics, and College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha, Hunan, 410082, China.
将硫补充剂引入反--碳 (Sb-N-C) 单原子催化剂,可以精确控制氧降解反应 (ORR) 路径. 这使得选择性过氧化生产或燃料电池中高效的能量转化成为可能.
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:
- 氧降解反应 (ORR) 对燃料电池和电池等能源技术至关重要.
- 控制2e路径 (过氧化生产) 和4e路径 (水生产) 之间的ORR选择性是一项挑战.
- 主组单原子催化剂为催化应用提供可调节的电子特性.
研究的目的:
- 开发一种可控调节ORR选择性的策略,使用硫.
- 研究硫注射对反--碳 (Sb-N-C) 单原子催化剂性能的影响.
- 为优化2e和4e-ORR通路的催化剂展示实际应用.
主要方法:
- 合成含硫剂的不同含硫量的Sb-N-C单原子催化剂.
- 电化学评估ORR活动和选择性使用技术,如旋转盘电极电压测量.
- 计算研究 (理论) 了解硫注射在调节电子结构和中间吸附中的作用.
主要成果:
- 硫兴奋剂有效调整了Sb-N-C催化剂的ORR选择性.
- 高硫含量催化剂有利于2e-通路,达到96.8%的H2O2选择性和高质量活性 (96.1A g-1在0.65V).
- 低硫催化剂偏好4e-通路,表现出比商业Pt/C.优越的正半波电位 (E1/2 = 0.89 V).
结论:
- 硫剂提供了一种有效的方法来控制Sb-N-C单原子催化剂的ORR选择性.
- 硫化催化剂在H2O2电合成和空气电池中表现出色.
- 硫剂的电子结构调制优化了ORR中间体的吸附-脱附,从而提高了选择性.
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