在N-化碳纳米管上支持高度分散的Mn-化Ceria,用于增强氧降低反应
Zhourong Xiao1, Fang Hou2, Xiangwen Zhang2,3
1State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology (MMST), Hebei Key Laboratory of Applied Chemistry, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, P. R. China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|May 10, 2024
概括
这项研究开发了Mn-化碳纳米管 (Mn-Ce-NCNTs) 上的Mn-doped ceria,以改善氧降解反应 (ORR). 这种新型催化剂显示了Zn-空气电池的ORR性能和功率密度的提高.
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:
- 过渡金属氧化物催化剂的氧吸附弱阻碍了电催化氧减氧反应 (ORR) 的性能.
- 开发高效的催化剂对于能量转换设备至关重要.
研究的目的:
- 通过使用多巴胺辅助方法,在辅助碳纳米管 (Mn-Ce-NCNTs) 上制备Mn-doped ceria.
- 调查Mn-doping和氧气空缺对ORR活动的影响.
主要方法:
- 在多巴胺辅助下合成Mn-Ce-NCNTs.
- 使用各种分析技术 (形态学,组成,氧气空缺) 进行表征.
- 在ORR和Zn-空气电池中进行电催化性能测试.
- 密度函数理论 (DFT) 对氧吸附能量的计算.
主要成果:
- 用Mn-doped的Ceria已经成功合成,并且在-doped的碳纳米管上高度分散.
- Mn-Ce-NCNTs催化剂表现出大量的氧气空缺.
- 实现了高ORR性能,平均电子转移数为3.86和比商业Pt/C高24.4%的电流密度.
- 证明了与Zn-空气电池中的Pt/C可比的峰值功率密度.
- DFT的计算证实了Mn-doped ceria上的增强氧吸附,这是由于氧空缺的形成能量较低.
结论:
- Mn-Ce-NCNTs催化剂显著提高了ORR的性能.
- 在Mn-doped ceria和氧空缺之间产生协同效应,促进氧吸附.
- 这项工作为ORR设计先进的电催化剂提供了见解.
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