Engineering the Electronic Structure of Single‐Atom Iron Sites with Boosted Oxygen Bifunctional Activity for Zinc–Air Batteries

双功能 过电位 材料科学 析氧 电解质 双功能催化剂 电池(电) 介孔材料 金属 化学工程 无机化学 冶金 物理化学 电化学 有机化学 催化作用 电极 化学 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Zhijun Li,Siqi Ji,Chang Xu,Leipeng Leng,Hongxue Liu,J. Hugh Horton,Lei Du,Jincheng Gao,Cheng He,Xiaoying Qi,Qian Xu,Junfa Zhu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (9): e2209644-e2209644 被引量:222
标识
DOI:10.1002/adma.202209644
摘要

Abstract Rechargeable zinc–air batteries typically require efficient, durable, and inexpensive bifunctional electrocatalysts to support oxygen reduction/evolution reactions (ORR/OER). However, sluggish kinetics and mass transportation challenges must be addressed if the performance of these catalysts is to be enhanced. Herein, a strategy to fabricate a catalyst comprising atomically dispersed iron atoms supported on a mesoporous nitrogen‐doped carbon support (Fe SAs/NC) with accessible metal sites and optimized electronic metal–support interactions is developed. Both the experimental results and theoretical calculations reveal that the engineered electronic structures of the metal active sites can regulate the charge distribution of Fe centers to optimize the adsorption/desorption of oxygenated intermediates. The Fe SAs/NC containing Fe 1 N 4 O 1 sites achieves remarkable ORR activity over the entire pH range, with half‐wave potentials of 0.93, 0.83, and 0.75 V (vs reversible hydrogen electrode) in alkaline, acidic, and neutral electrolytes, respectively. In addition, it demonstrates a promising low overpotential of 320 mV at 10 mA cm −2 for OER in alkaline conditions. The zinc–air battery assembled with Fe SAs/NC exhibits superior performance than that of Pt/C+RuO 2 counterpart in terms of peak power density, specific capacity, and cycling stability. These findings demonstrate the importance of the electronic structure engineering of metal sites in directing catalytic activity.
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
无限幻枫完成签到,获得积分10
刚刚
平淡醉卉发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
娴娴的娴完成签到,获得积分20
1秒前
Aurora关注了科研通微信公众号
1秒前
搜集达人应助111采纳,获得10
1秒前
HEQ发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
机灵语雪完成签到,获得积分10
2秒前
xiaoxinbaba发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
wh发布了新的文献求助10
4秒前
苹果颖完成签到,获得积分10
4秒前
Meteor636完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
犹豫梦旋完成签到,获得积分10
4秒前
852应助许愿采纳,获得10
5秒前
wind_555发布了新的文献求助10
5秒前
娴娴的娴发布了新的文献求助20
5秒前
wanci应助愉快秀采纳,获得10
5秒前
orixero应助浪里小白龙采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
璟晨岁月完成签到,获得积分10
8秒前
zhanghu发布了新的文献求助10
8秒前
王松桐发布了新的文献求助10
9秒前
longyuyan完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
晓爽发布了新的文献求助10
9秒前
平淡醉卉完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
皖皖发布了新的文献求助10
10秒前
可可发布了新的文献求助10
10秒前
ikea1984发布了新的文献求助10
11秒前
李思洋发布了新的文献求助10
11秒前
ao黛雷赫发布了新的文献求助10
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
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
King Tyrant 680
Linear and Nonlinear Functional Analysis with Applications, Second Edition 388
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 5576645
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4662026
关于积分的说明 14739107
捐赠科研通 4602583
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2525877
邀请新用户注册赠送积分活动 1495813
关于科研通互助平台的介绍 1465448