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南方科技大学徐强院士,最新AM!
学术
2024-10-11 19:00
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研究概述
氧还原反应(ORR)电催化剂是准固态锌-空气电池(ZABs)广泛应用的基础,但Fe-N-C单原子催化剂(SACs)对含氧中间体
不利
的强吸附性导致其活性和稳定性较低。
基于此,2024年10月10日,
南方科技大学徐强院士/Qichen Wang、扬州大学庞欢教授
在国际期刊
Advanced Materials
发表题为《Dual Fe/I Single-Atom Electrocatalyst for High-Performance Oxygen Reduction and Wide-Temperature Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries》的研究论文。
在此,研究人员通过金属有机框架(MOF)介导的两步串联热解方法,合成了锚定在
N
掺杂的碳纳米棒(Fe/I-N-CR)上的双Fe/I单原子。
原子级I掺杂通过长程电子离域效应调节了Fe-N
x
中心的电子结构。
得益于
双
Fe/I单原子位点的协同效应和一维纳米棒的结构优点,Fe/I-N-CR催化剂表现出优异的ORR活性和稳定性,优于Pt/C、Fe或I SACs。
将Fe/I-N-CR用作准固态ZABs的正极时,可实现197.9 mW cm
-2
的高功率密度和20 mA cm
-2
下280 h的超长循环寿命,大大超过了商用Pt/C+IrO
2
(119.1 mW cm
-2
和47 h)。
此外,Fe/I-N-CR
基
准固态ZABs实现了从-40℃到60 °C的宽温度适应性和优异的稳定性。
这项研究提供了一种以MOF为介导的两步串联热解策略,可设计出具有金属/非金属中心的高性能双SAC,用于ORR和可持续ZABs。
图文解读
图1:
Fe/I-N-CR的价态分析及结构表征
图2:
电催化ORR性能
图3:Fe/I-N-CR
基
准固态ZABs在宽工作温度下的电化学性能
文献信息
Dual Fe/I Single-Atom Electrocatalyst for High-Performance Oxygen Reduction and Wide-Temperature Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries,
Advanced Materials
,
2024
. https://doi.org/10.1002/adma.202412978
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