Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

DOI: 10.1002/anie.202002665

Title: Single‐Atom Iron Catalysts on Overhang‐Eave Carbon Cages for High‐Performance Oxygen Reduction Reaction


摘要:
單原子催化劑已經引起了人們的廣泛關注,尤其是在電催化領域。 然而,以往的工作大多集中在通過改善金屬負載來提高催化性能。 催化劑的工程形態可以促進催化劑層間的質量傳遞,從而提高各活性中心的利用率,被認為是提高催化劑性能的有效途徑。本文利用氧還原反應(ORR)催化的二氧化硅介導的 MOF 模板化方法,設計了一種由單原子鐵離子修飾的懸挑屋簷結構。 這種催化劑在鹼性和酸性電解質中具有優異的 ORR 性能,可與最先進的 Pt /c 催化劑相媲美,並優於迄今報道的大多數無貴金屬催化劑。 這種活性來源於其豐富的邊緣結構,具有更多的三相邊界,反應物質量傳輸到可接近的單原子鐵中心(增加活性中心的利用率) ,這證明了這種合成方法的實用性。


圖文導讀:

Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Keypoint 1: 形貌表徵證明單原子的存在


Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Keypoint 2: ORR性質測試


Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Keypoint 3: Zn-Air 電池性能表徵驗證其應用前景


Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑

Keypoint 4: DFT計算表明Fe-N4-C是其電催化活性中心


Angew: 懸挑碳籠上用於高效氧還原反應的單原子鐵催化劑


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