Angew: 悬挑碳笼上用于高效氧还原反应的单原子铁催化剂

Angew: 悬挑碳笼上用于高效氧还原反应的单原子铁催化剂

DOI: 10.1002/anie.202002665

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


摘要:
单原子催化剂已经引起了人们的广泛关注,尤其是在电催化领域。 然而,以往的工作大多集中在通过改善金属负载来提高催化性能。 催化剂的工程形态可以促进催化剂层间的质量传递,从而提高各活性中心的利用率,被认为是提高催化剂性能的有效途径。本文利用氧还原反应(ORR)催化的二氧化硅介导的 MOF 模板化方法,设计了一种由单原子铁离子修饰的悬挑屋檐结构。 这种催化剂在碱性和酸性电解质中具有优异的 ORR 性能,可与最先进的 Pt /c 催化剂相媲美,并优于迄今报道的大多数无贵金属催化剂。 这种活性来源于其丰富的边缘结构,具有更多的三相边界,反应物质量传输到可接近的单原子铁中心(增加活性中心的利用率) ,这证明了这种合成方法的实用性。


图文导读:

Angew: 悬挑碳笼上用于高效氧还原反应的单原子铁催化剂

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Keypoint 1: 形貌表征证明单原子的存在


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Keypoint 2: ORR性质测试


Angew: 悬挑碳笼上用于高效氧还原反应的单原子铁催化剂

Keypoint 3: Zn-Air 电池性能表征验证其应用前景


Angew: 悬挑碳笼上用于高效氧还原反应的单原子铁催化剂

Keypoint 4: DFT计算表明Fe-N4-C是其电催化活性中心


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