一种真空蒸汽沉积策略,用于为高性能Zn-Air电池提供具有密集活性位点的单原子催化剂
Xiang Yang1, Baohui Zhu1, Zhiyang Gao1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, P. R. China.
概括
铁单原子催化剂 (SAC) 提供高效的氧降解反应 (ORR). 这项研究提出了一种新的方法,用于在N-化碳纳米板上密集地包装铁SAC,以提高Zn-空气电池的性能.
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:
- 铁单原子催化剂 (SAC) 对氧降解反应 (ORR) 是有前途的.
- 在SACs中实现高密度的可访问活跃站点仍然是一个挑战.
- 铁原子聚合在支上阻碍了催化剂的性能.
研究的目的:
- 制定铁SACs的制造策略,其中包括密集的活性站点.
- 为了增强ORR的铁SACs的催化活性和设备性能.
- 为了研究新型铁SACs的结构性能关系.
主要方法:
- 在超薄的N-化碳纳米板 (FeSAs-UNCNS) 上制造铁SAC的真空蒸汽沉积策略.
- 实验性表征以确认活性部位的密度和配置 (Fe─N4O).
- 在0.1MKOH中进行电化学测试,并在Zn-空气电池中应用.
主要成果:
- FeSAs-UNCNS实现了可访问活跃站点的高密度 (1.11 × 1020站点g-1).
- 催化剂表现出了0.951V的半波潜力与ORR的RHE相比.
- 使用FeSAs-UNCNS的Zn-空气电池表现出最大功率密度为306mW cm-2和超过180小时的周期寿命.
结论:
- 真空蒸汽沉积方法有效地产生密集的铁SAC.
- FeSAs-UNCNS显著优于商业Pt/C和其他Zn空气电池中报告的SAC.
- 增强的质量/电荷转移和有利的动力学有助于优越的催化活性.
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