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A hierarchically porous Fe-N-C synthesized by dual melt-salt-mediated template as advanced electrocatalyst for efficient oxygen reduction in zinc-air battery

介孔材料 材料科学 电催化剂 电池(电) 化学工程 多孔性 盐(化学) 热解 催化作用 电化学 无机化学 电极 化学 有机化学 冶金 复合材料 功率(物理) 物理化学 工程类 物理 量子力学
作者
Hao Xu,Dan Wang,Peixia Yang,Lei Du,Xiangyu Lu,Ruopeng Li,Lilai Liu,Jinqiu Zhang,Maozhong An
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:305: 121040-121040 被引量:122
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2021.121040
摘要

The reasonable design of porous structures is important but usually overlooked for nonprecious metal ORR catalysts. In this study, a facile dual melt-salt-mediated templating method is developed to prepare a Fe-N-C catalyst with tailored porous framework. The ZnCl2 and NaCl are employed to construct abundant micropores and promote the transformation of partial micropores to mesopores, respectively, reasonably forming a 3D hierarchically porous framework. The catalyst demonstrates a satisfactory surface area (1605 m2/g), promoting mass transport and exposure of FeN4 sites. Interestingly, the dual melt-salt templates avoid rapid loss of nitrogen during pyrolysis, thus enhancing Fe-N4 active center density. Therefore, the obtained Fe-N-C material presents outstanding ORR performance in both alkaline and acid media, as well as good stability. The advances of this catalyst are further proved in liquid and solid-state Zn-air battery, with nice discharge stability and high peak power densities.
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