Meso/Microporous Single‐Atom Catalysts with Curved Fe‐N4 sites Boost the Oxygen Reduction Reaction Activity

微型多孔材料 氧还原反应 催化作用 还原(数学) 氧气 化学 Atom(片上系统) 氧原子 氧还原 光化学 氧化还原 无机化学 材料科学 物理化学 分子 有机化学 电化学 几何学 电极 数学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Ying Yu,Yian Wang,Fei Yang,Dong Feng,Mingyang Yang,Pengfei Xie,Yuanzhi Zhu,Minhua Shao,Yi Mei,Jincheng Li
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202415691
摘要

Zeolitic‐imidazolate frameworks (ZIFs) are among the most efficient precursors for the synthesis of atomically dispersed Fe‐N/C materials, which are promising catalysts for enhancing the performance of Zn‐air batteries (ZABs) and proton exchange fuel cells (PEMFCs). However, existing ZIF‐derived Fe‐N/C electrocatalysts mostly consist of microporous materials, leading to insufficient mass transport and inadequate battery/cell performance. In this study, we synthesize an atomically dispersed meso/microporous Fe‐N/C material with curved Fe‐N4 active sites, denoted as FeSA‐N/TC, through the pyrolysis of hemin‐modified ZIF films on ZnO nanorods, obtained from the self‐assembly reaction between Zn2+ from ZnO hydrolysis and 2‐methylimidazole. Density functional theory calculations demonstrate that the curved Fe‐N4 active sites can weaken the intermediate adsorptions, resulting in lower free energy barriers and enhanced performance during oxygen reduction reaction (ORR). Specifically, FeSA‐N/TC exhibits exceptional ORR performance with half‐wave potentials of 0.925 V in alkaline media and 0.825 V in acidic media. When used as the cathodic catalyst in PEMFCs and ZABs, FeSA‐N/TC achieves high peak power densities (H2‐O2 PEMFC: 1100 mW cm–2; H2‐Air PEMFC: 715 mW cm–2; liquid‐state ZAB: 228 mW cm–2; solid‐state ZAB: 112 mW cm–2), demonstrating its feasibility and efficiency in practical 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
刚刚
香蕉完成签到 ,获得积分10
2秒前
一减完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
许琦完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
仓颉完成签到,获得积分10
5秒前
淡定冰真完成签到,获得积分10
6秒前
彭于晏应助单薄冰兰采纳,获得10
7秒前
阿楚完成签到,获得积分10
7秒前
李爱国应助NathanChen采纳,获得10
7秒前
Vincent发布了新的文献求助10
8秒前
妮妮发布了新的文献求助10
9秒前
yee关注了科研通微信公众号
10秒前
小十一完成签到 ,获得积分10
10秒前
Lee发布了新的文献求助10
10秒前
wangg发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
14秒前
重要小懒虫完成签到,获得积分10
14秒前
hilm应助啦啦啦采纳,获得10
15秒前
小马发布了新的文献求助30
15秒前
hilm应助啦啦啦采纳,获得10
15秒前
16秒前
丘比特应助keyanqianjin采纳,获得10
16秒前
CodeCraft应助wangg采纳,获得10
16秒前
大豆终结者完成签到,获得积分10
16秒前
nieyaochi发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
桐桐应助哄哄采纳,获得10
17秒前
Yummy发布了新的文献求助10
19秒前
xxfsx应助阿楚采纳,获得10
19秒前
19秒前
19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
Treatise on Geochemistry (Third edition) 1600
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 981
On the application of advanced modeling tools to the SLB analysis in NuScale. Part I: TRACE/PARCS, TRACE/PANTHER and ATHLET/DYN3D 500
L-Arginine Encapsulated Mesoporous MCM-41 Nanoparticles: A Study on In Vitro Release as Well as Kinetics 500
Virus-like particles empower RNAi for effective control of a Coleopteran pest 400
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 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5458366
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4564435
关于积分的说明 14295002
捐赠科研通 4489318
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2458991
邀请新用户注册赠送积分活动 1448827
关于科研通互助平台的介绍 1424446