Double boosting single atom Fe–N4 sites for high efficiency O2 and CO2 electroreduction

密度泛函理论 电催化剂 催化作用 金属 材料科学 电化学 化学 Atom(片上系统) 化学工程 纳米技术 物理化学 计算化学 电极 有机化学 计算机科学 工程类 嵌入式系统
作者
Huijuan Yang,Xingpu Wang,Shengbao Wang,Pengyang Zhang,Xiao Chi,Hirbod Maleki Kheimeh Sari,Jihu Liu,Jingchun Jia,Bin Cao,Jian Qin,Wei Xiao,Zhi‐You Zhou,Xifei Li
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:182: 109-116 被引量:46
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2021.05.038
摘要

Metal-N4 single-atom catalysts have emerged as the frontier of catalysis. However, the low metal loading and abundance of single atoms embedded in carbon skeleton hinder their practical application. Herein, we report an effective “trapping and exposing” strategy for constructing single-atom Fe–N4 catalysts with high density of single-atom active sites. The strategy involves the strong binding of metal ions to sucrose (trapping) to prevent the migration and agglomeration of Fe3+, followed by the introduction of a mesoporous structure using an SBA-15 template to achieve sufficient exposure of the Fe–N4 sites (exposing). The as-prepared catalyst comprises Fe–N4 moieties (10.8 wt%) with a hierarchical structure. Density functional theory calculations reveal that the chelating reaction between sucrose and Fe3+ ions has a low free energy, resulting in the formation of highly dispersed Fe–N4 single atoms. The single-atom catalyst displays a high peak power density of 0.784 W cm−2 in a H2–O2 proton exchange membrane fuel cell and achieves an impressive CO current density of 109 A g−1 at negligible overpotentials in a flow cell. This work provides an efficient strategy for designing high-performance single-atom catalysts for practical electrocatalysis applications.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
思源应助Mzb采纳,获得10
1秒前
明理海菡完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
斯文友琴完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
HRB完成签到,获得积分10
4秒前
斯文明杰发布了新的文献求助10
5秒前
香蕉觅云应助LV采纳,获得10
5秒前
科研通AI5应助龚德燕采纳,获得10
5秒前
明理海菡发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
9秒前
chl发布了新的文献求助30
9秒前
9秒前
麦兜完成签到,获得积分10
10秒前
DELI完成签到 ,获得积分10
11秒前
秋半梦发布了新的文献求助10
11秒前
派大星完成签到,获得积分10
12秒前
杨杨杨发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
浮游应助easonchen12312采纳,获得10
15秒前
WR发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
hhhhhh完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
Mzb发布了新的文献求助10
17秒前
失眠的耳机完成签到,获得积分20
17秒前
dingbeicn完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
狂野香氛发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
豆腐完成签到,获得积分10
20秒前
xjj发布了新的文献求助50
21秒前
CipherSage应助WR采纳,获得10
21秒前
22秒前
守望者发布了新的文献求助10
22秒前
anti1988发布了新的文献求助10
22秒前
23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
Inherited Metabolic Disease in Adults: A Clinical Guide 500
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
Sociologies et cosmopolitisme méthodologique 400
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Another look at Archaeopteryx as the oldest bird 390
Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) using SmartPLS 3.0 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4633192
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4029241
关于积分的说明 12466657
捐赠科研通 3715470
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2050148
邀请新用户注册赠送积分活动 1081735
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 964033