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合理配合，双强实现！Energy Environ. Sci.发表山东大学最新电催化科研进展！

文摘 2024-12-14 09:30 上海

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01

论文拟解决的关键挑战：

开发性价比高、耐用的锌-空气电池（ZABs）电催化剂是可持续能源的关键。具有典型金属-氮-碳（M-N-C）位的单原子电催化剂具有较高的氧还原反应（ORR）活性，但其析氧反应（OER）性能较差，加之活性位点氧化还会降低OER效率，限制了其实现双功能高效催化。

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02

图文简介：

针对上述挑战，山东大学的张进涛教授团队在Energy & Environmental Science发表论文，该团队首次成功地通过超分子聚集体的热解将铟簇原位锚定在具有铁氮碳（Fe-N-C）位点的碳基体上，制备了先进的ORR和OER双功能电催化剂（In/Fe-N-C）用于ZABs中。

原子结构分析表明，铟团簇和Fe-N₄位点在碳载体上的共存使得电子相互作用更强，从而提高了双功能电催化性能。调节铟簇与Fe-N-C位之间的配位环境可诱导不对称电子离域，通过p-d轨道杂化增加了高活性未配对电子的密度，优化了关键中间体的吸收/解吸行为，降低了反应势垒，显著提高了整体催化性能。

In/Fe-N-C催化剂在ORR中表现出优异的活性，达到0.92 V的半波电位，在OER中也表现出优异的性能，当工作在10 mA cm^-2时，它保持了318 mV的低过电位。

当其用作双功能催化剂时，可充电ZABs的循环耐久性为1650小时（10 mA cm^-2下）。此外，当其用在固态ZABs中，峰值功率密度达到了220.0 mW cm^-2。与常温下相比，低温下电池的电压保持率高达91.1%。

本研究为合理结合单原子位的金属团簇来增强双功能电催化提供了可行的指导。

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