FeN4S1 在三维多孔碳上固定的单原子站点,用于高效和持久的氧气电催化
Shilong Zhou1,2, Chao Chen1, Jiawei Xia1
1Key Laboratory of Advanced Catalytic Materials and Technology, Advanced Catalysis and Green Manufacturing Collaborative Innovation Center, Changzhou University, Changzhou 213164, China.
ACS nano
|November 11, 2024
概括
这项研究引入了一种新的硫改性铁碳单原子催化剂 (SAC),用于增强的空气电池 (ZAB). 催化剂表现出优越的双功能活性,用于减少氧气和进化反应,从而提高了电池的性能和耐用性.
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:
- 设计高效的双功能单原子催化剂 (SAC) 对于推进空气电池 (ZAB) 至关重要.
- 在SAC中活性中心的电子调节显著影响了催化性能.
- 不对称的活性位点提供了增强氧降解 (ORR) 和氧演化 (OER) 反应的潜力.
研究的目的:
- 制定一个有效的策略,准备用精确设计的非对称活性中心制备双功能SAC.
- 为了研究引入轴向硫原子到FeN4活性位点的电子调节效应.
- 提高ORR和OER的动力学,以提高ZAB的性能.
主要方法:
- 通过在3D多孔框架内将轴性S原子引入FeN4活性中心,合成了一种新的催化剂.
- 使用的烧化石墨烯氧化物 (GO) 覆盖的焦化物-伊米达酸框架-8 (ZIF8) 复合物.
- 描述了催化剂的结构和电子特性,重点关注FeN4S1部分.
主要成果:
- 最佳的S-Fe-NC/rGO催化剂表现出优异的双功能活性,低电压间隙 (ΔE) 为0.64V.
- 在可充电液体ZAB中实现了高功率密度 (154.05mW·cm−2) 和显著的耐用性 (>900小时).
- 在灵活的固态ZAB中表现出相当大的折叠性.
结论:
- 开发的策略有效地创建了不对称的FeN4S1活性位点,用于增强ZAB催化.
- 模块化的电子结构和d频段中心减少了ORR和OER的能源障碍.
- 在高性能和灵活的ZAB中,S-Fe-NC/rGO催化剂对实际应用具有显著的希望.
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