Regulating Fe Intermediate Spin States via FeN4‐Cl‐Ti Structure for Enhanced Oxygen Reduction

材料科学 氧气 氧还原 氧还原反应 还原(数学) 自旋(空气动力学) 自旋态 结晶学 无机化学 物理化学 热力学 物理 电化学 化学 几何学 电极 数学 量子力学
作者
Shuren Zhang,Yitong Han,Rui Zhang,Zhiyuan Zhang,Genban Sun
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (7) 被引量:17
标识
DOI:10.1002/aenm.202403899
摘要

Abstract Modulating the spin states of FeN 4 moieties is critical for enhancing the electrocatalytic oxygen reduction reaction (ORR). In this study, Ti 4 N 3 Cl x and Ti 4 N 3 O x MXenes are synthesized and functionalized with iron phthalocyanine (FePc) to form model catalysts with well‐defined FeN 4 ‐Cl‐Ti and FeN 4 ‐O‐Ti structures, respectively. The FeN 4 ‐Cl‐Ti structure, formed within the Ti 4 N 3 Cl x /FePc composite, enables precise modulation of FeN 4 spin states from low to intermediate spin, significantly enhancing ORR performance. In contrast, the FeN 4 ‐O‐Ti structure in Ti 4 N 3 O x /FePc shows less effective spin state modulation, leading to comparatively lower ORR activity. Compared to FePc and Ti 4 N 3 O x /FePc, Ti 4 N 3 Cl x /FePc demonstrates superior electrochemical performance, with an ORR half‐wave potential of +0.91 V versus RHE and doubled power densities in Zn–air batteries (214.5 mW cm −2 ). Theoretical studies confirm that the intermediate spin states induced by the weak‐field ligand‐modified FeN 4 ‐Cl‐Ti structure in Ti 4 N 3 Cl x /FePc facilitate electron filling in the antibonding orbital composed of Fe 3dz 2 and O 2 π* orbitals, greatly enhancing O₂ activation and ORR activity. These findings underscore the superior catalytic properties of FeN 4 ‐Cl‐Ti compared to FeN 4 ‐O‐Ti, advancing the understanding of spin state‐related catalytic mechanisms and guiding the design of high‐performance ORR catalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
ding应助李木子采纳,获得10
刚刚
鱼鱼吖完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
开心发布了新的文献求助20
1秒前
科目三应助安息香采纳,获得10
2秒前
萧萧完成签到,获得积分10
2秒前
iiio0oiii应助waalsss采纳,获得10
3秒前
无花果应助dddyrrrrr采纳,获得10
3秒前
zhang完成签到,获得积分10
3秒前
Lucas应助任性静蕾采纳,获得10
3秒前
叶祥完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
无极微光应助bonjourqiao采纳,获得20
5秒前
6秒前
鱼鱼吖发布了新的文献求助10
6秒前
纸张猫猫完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
lalalalala完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
五颜六色的白完成签到,获得积分10
7秒前
coco发布了新的文献求助10
7秒前
LL发布了新的文献求助10
7秒前
JRF完成签到,获得积分10
8秒前
柔情公蚂蚁完成签到,获得积分10
8秒前
nininidoc完成签到,获得积分10
8秒前
上官若男应助yang采纳,获得10
8秒前
9秒前
还好完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
BowieHuang应助xiaoxu采纳,获得10
10秒前
liuzhigang完成签到 ,获得积分0
10秒前
Feng发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 800
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
3rd Edition Group Dynamics in Exercise and Sport Psychology New Perspectives Edited By Mark R. Beauchamp, Mark Eys Copyright 2025 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Terminologia Embryologica 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5619177
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4703952
关于积分的说明 14925213
捐赠科研通 4759305
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2550439
邀请新用户注册赠送积分活动 1513156
关于科研通互助平台的介绍 1474401