Adv. Mater.:具有精确阳离子分布的单纳米尖晶石强化氧还原

学术   2024-10-25 10:10   北京  

一、研究背景

尖晶石型纳米晶体(NCs)在催化性能方面具有巨大潜力,但其结构组成和阳离子分布的精确调控极具挑战。为了实现尖晶石NCs的高效催化性能,深入研究了尖晶石NC形成的基本成核和聚集生长动力学。

二、研究方法

采用了一种聚集生长受限的热注入法,通过精确控制成核过程中的碰撞概率,成功合成了前所未有的单纳米(1.2 nm)尖晶石NCs。

三、研究成果

  1. 通过这种方法合成的单纳米CoMn2O4尖晶石,具有高度定制的结构,优化了氧还原反应(ORR)过程中的氧中间体吸附。

  2. 该材料在氧还原反应中表现出显著的半波电位(0.88 V),并在锌空气电池中实现了170.9 mW cm−2的优异功率密度,性能优于商业Pt/C和大多数已报道的尖晶石氧化物。

  3. 研究揭示了清晰的 structure–property 关系,为尖晶石结构的设计提供了有力依据。

作者:

Zhenhua Yan博士是南开大学应用化学与工程研究所的副研究员,专注于能源材料化学、电催化和二次电池研究。Yan博士在新能源材料领域有深入的研究,发表了多篇学术论文,并参与多个科研项目。

Jun Chen教授是南开大学的无机化学家、教授和副校长。他在能源材料化学和高能电池领域有深入的研究,曾获中国科学院院士和发展中国家科学院院士称号。他在Nature等期刊上发表了600余篇学术论文,拥有40项发明专利授权,并获得了众多科技奖项。

参考文献:

Long Shang, Youxuan Ni, et al. Single-Nanometer Spinel with Precise Cation Distribution for Enhanced Oxygen Reduction. Advanced Materials. https://doi.org/10.1002/adma.202413141

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