单个Fe原子固定在N-doped半孔碳微球上,用于促进氧降低反应
Zhuyu Luo1, Linfeng He1, Jinfeng Wu1
1The Education Ministry Key Lab of Resource Chemistry, Joint International Research Laboratory of Resource Chemistry, Shanghai Key Laboratory of Rare Earth Functional Materials, Shanghai Frontiers Science Center of Biomimetic Catalysis, College of Chemistry and Materials Science, Shanghai Normal University, Shanghai, 200234, China.
本研究介绍了一种新型的铁单原子 (Fe SAs) 催化剂,用于氧降解反应 (ORR) 的添加碳微球. 催化剂表现出高活性和稳定性,与相美,可用于能源设备中的潜在用途.
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 (Fe SAs) 催化剂对于氧降解反应 (ORR) 是具有成本效益和高度活性的.
- 合成高效和稳定的Fe SAs催化剂仍然是一个重大挑战.
- 开发先进的催化剂对于能源转换和储存中的应用至关重要.
研究的目的:
- 为高效和稳定的Fe SAs催化剂开发一种简单的合成方法.
- 为了 ORR,研究在 N-doped 半孔碳微球 (NC) 上的 Fe SAs 的催化性能.
- 为了评估空气电池中催化剂的稳定性和性能.
主要方法:
- 通过喷雾干燥和热解,合成在N-doped半孔碳微球 (NC) 上的Fe SAs.
- 氧降解反应 (ORR) 性能催化剂的电化学表征.
- 使用开发的催化剂组装和测试空气电池.
主要成果:
- 优化的Fe@NC-2-900催化剂表现出优异的ORR活性,半波潜力 (E1/2) 为0.86V与RHE,与商业Pt/C.相比.
- 催化剂表现出了出色的稳定性,在9小时内保持了92.5%的活性,并且能很好地容忍甲醇.
- 组装后的空气电池表现出了显著的稳定性,在电流密度为5mA cm-2.2的电流密度下运行长达500小时.
结论:
- 开发的Fe SAs/NC催化剂为ORR提供了贵金属催化剂的有希望的替代品.
- 合成策略有效地防止了Fe的聚合,并提高了催化性能.
- 这项工作突出了Fe SAs催化剂在储能和转换装置的实际应用中的潜力.
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