High Durability of Fe–N–C Single‐Atom Catalysts with Carbon Vacancies toward the Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media

催化作用 材料科学 溶解 金属 吸附 密度泛函理论 碳纤维 空位缺陷 Atom(片上系统) 化学工程 纳米技术 物理化学 化学 计算化学 结晶学 有机化学 复合材料 冶金 嵌入式系统 工程类 复合数 计算机科学
作者
Hao Tian,Ailing Song,Peng Zhang,Kaian Sun,Jingjing Wang,Bing Sun,Qiaohui Fan,Guangjie Shao,Chen Chen,Hao Liu,Yadong Li,Guoxiu Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (14): e2210714-e2210714 被引量:436
标识
DOI:10.1002/adma.202210714
摘要

Abstract Single‐atom catalysts (SACs) have attracted extensive interest to catalyze the oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cells and metal–air batteries. However, the development of SACs with high selectivity and long‐term stability is a great challenge. In this work, carbon vacancy modified Fe–N–C SACs (Fe H –N–C) are practically designed and synthesized through microenvironment modulation, achieving high‐efficient utilization of active sites and optimization of electronic structures. The Fe H –N–C catalyst exhibits a half‐wave potential ( E 1/2 ) of 0.91 V and sufficient durability of 100 000 voltage cycles with 29 mV E 1/2 loss. Density functional theory (DFT) calculations confirm that the vacancies around metal–N 4 sites can reduce the adsorption free energy of OH*, and hinder the dissolution of metal center, significantly enhancing the ORR kinetics and stability. Accordingly, Fe H –N–C SACs presented a high‐power density and long‐term stability over 1200 h in rechargeable zinc–air batteries (ZABs). This work will not only guide for developing highly active and stable SACs through rational modulation of metal–N 4 sites, but also provide an insight into the optimization of the electronic structure to boost electrocatalytical performances.
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
233完成签到,获得积分10
刚刚
jin完成签到,获得积分10
刚刚
高高手完成签到,获得积分10
刚刚
111应助Aom采纳,获得30
刚刚
gab完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
挽月白完成签到,获得积分10
1秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
邓佳鑫Alan应助CCC采纳,获得10
3秒前
李健的小迷弟应助顾海东采纳,获得10
3秒前
科研之家完成签到,获得积分10
3秒前
MORNING完成签到,获得积分10
4秒前
Owen应助整整采纳,获得10
4秒前
4秒前
1473057467完成签到,获得积分10
5秒前
传奇3应助EMP采纳,获得10
5秒前
5秒前
liyajuan发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
科研通AI6.4应助darren采纳,获得10
6秒前
6秒前
null完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
wwwjy完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
Karry发布了新的文献求助10
7秒前
李健应助ZDSHI采纳,获得30
7秒前
英姑应助隐形土豆采纳,获得10
8秒前
解惑大师发布了新的文献求助10
8秒前
Du_u20230228完成签到 ,获得积分10
8秒前
酷炫绮南发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
xxyh完成签到,获得积分10
9秒前
9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
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
Contemporary Debates in Epistemology (3rd Edition) 1000
International Arbitration Law and Practice 1000
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
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 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6159861
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7988025
关于积分的说明 16602902
捐赠科研通 5268243
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2810876
邀请新用户注册赠送积分活动 1791039
关于科研通互助平台的介绍 1658101