锡可以增强Fe-Nx -C材料的电催化活性,从而促进氧减少反应吗?
Nicolò Giulini1, Mohsin Muhyuddin1, Carmelo Lo Vecchio2
1Department of Materials Science, University of Milano-Bicocca, U5 building, Via Cozzi 55, Milan 20125, Italy.
ACS applied energy materials
|August 1, 2025
概括
这项研究研究了氧减少反应 (ORR) 的铁-锡--碳 (Fe-Sn-Nx-C) 电催化剂. 结果显示,与铁基催化剂相比,联合功能化对电催化活性没有显著的增强.
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
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 燃料电池对于能源转型至关重要,但昂贵的催化剂阻碍了商业化.
- 过渡金属--碳 (TM-Nx-C) 材料是有希望的替代品,Fe-Nx-C显示出高活性氧降解反应 (ORR).
- 锡--碳 (Sn-Nx-C) 已被作为二次活性位点探索,但其有效性仍然不清楚.
研究的目的:
- 为了合成和评估单金属Sn-Nx-C,Fe-Nx-C和双金属Fe-Sn-Nx-C电催化剂.
- 评估这些材料在酸性和性介质中对ORR的电催化活性.
- 为了确定锡共功能化对Fe基催化剂ORR性能的影响.
主要方法:
- 合成Sn-Nx-C,Fe-Nx-C和Fe-Sn-Nx-C,通过在600或800°C时与碳混合的氧化原体的热解.
- 综合材料的彻底表征.
- 在酸性和性电解质中使用旋转环盘电极 (RRDE) 进行ORR的电化学测试.
主要成果:
- 基于Sn的电催化剂的ORR活性低于基于Fe的同行.
- 锡共功能化通常对双金属Fe-Sn-Nx-C催化剂的性能产生了微不足道或负面的影响.
- 虽然一个双金属样本显示限制电流的轻微增加,但其他动力指标受到负面影响,特别是在酸性条件下.
结论:
- 锡共功能化似乎没有增强这些Fe-Sn-Nx-C系统中ORR的电催化活性.
- 对于ORR,Fe-Nx-C电催化剂仍然优于含有Sn的变体.
- 可能需要进一步的研究来探索在电催化中的协同效应或替代作用.
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