SCMs|后合成静电吸附辅助制备高效Fe-N-C单原子氧还原催化剂用于锌-空气电池

设计和制备高效的非铂族催化剂对锌-空气电池的大规模应用至关重要。

近日，常州大学何光裕教授和陈海群教授等人在Science China Materials发表研究论文，采用简单的后合成静电吸附策略制备了Fe-N-C单原子催化剂（Fe-SA/N-C），其中，Fe原子与相邻的氮原子形成Fe-N₄活性位点并锚定在三维多孔碳上。

本文要点：

1) 所制备的Fe-SA/N-C催化剂在0.1 mol L^-1 KOH（E_1/2 = 0.92 V）和0.5 mol L^-1 H₂SO₄（E_1/2 = 0.77 V）中均表现出优异的氧还原活性，性能优于商业Pt/C催化剂（0.1 mol L^-1 KOH，E_1/2 = 0.85 V；0.5 mol L^-1 H₂SO₄，E_1/2 = 0.79 V）。

2) 此外，以Fe-SA/N-C作为阴极催化剂自组装的液体锌-空气电池具有优异的放电比容量和峰值功率密度，优于商业Pt/C催化剂。

3) 密度泛函理论计算结果表明，石墨化氮掺杂的Fe-N₄位点能有效提高ORR中间产物的活化程度，降低速率决定步骤的能垒。

本工作对非铂族催化剂的实验制备和理论研究提出了新的见解，为锌-空气电池中使用的非铂族催化剂的合理设计提供了一般策略。

文章信息

Li L., Li N., Xing H., et al. Post-synthetic electrostatic adsorption-assisted fabrication of efficient single-atom Fe-N-C oxygen reduction catalysts for Zn-air batteries.. Sci. China Mater. (2022).https://doi.org/10.1007/s40843-022-2207-x

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