Single atomic Fe-dispersed hollow carbon spheres coated with Co3O4 synergistically catalyze oxygen reduction and oxygen evolution reactions

过电位 电催化剂 纳米颗粒 碳纤维 化学工程 电化学 氧气 催化作用 材料科学 纳米结构 电子转移 析氧 化学 纳米技术 电极 光化学 物理化学 有机化学 复合材料 复合数 工程类
作者
Zhuang Shi,Wei Yan,Feng Hao,Hao Song,Zhen Fu,Hongyan Zhuo,Wenmiao Chen,Yanli Chen
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:502: 144871-144871 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2024.144871
摘要

It is highly expected to construct an efficient electrocatalyst having dual active sites that can simultaneously catalyze both oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in Zn-air batteries (ZABs). In this study, a new core-shell nanostructure (Co3O4/Fe-N4/HCS) consisting of single atomic Fe (Fe-N4)-dispersed hollow carbon spheres (Fe-N4/HCS) coated with Co3O4 nanoparticles (NPs) were successfully synthesized with SiO2 templates by a coating-polymerization-etching preparation strategy. Benefit from a synergistic effect of Co3O4 and Fe-N4 dual active species with unique HCS structure, Co3O4/Fe-N4/HCS displayed outstanding activity in both ORR (half-wave potential = 0.88 V) and OER (overpotential at 10 mA cm−2 = 0.33 V), respectively. Meanwhile, compared to Co3O4/Fe-N4/C with Co3O4 NPs on Fe-N4/C, Co3O4/Fe-N4/HCS with Co3O4 NPs on Fe-N4/HCS exhibits a higher stability during electrochemical processes depending on the stronger interaction between the Co3O4 NPs and atomic dispersed Fe-N4 sites embedded in unique HCS structure. Particularly, the ZABs fabricated by Co3O4/Fe-N4/HCS demonstrates a higher specific capacity (688.7 mAh gZn−1) and superior cycling durability over 80 h. The presence of the electron transfer from Co3O4 to Fe-N4 in Co3O4/Fe-N4/HCS, enables Fe-N4 bonded carbon electron deficiency. This promotes the deposition of Co3O4 NPs and enhances metal-HCS support interactions, which combined with a protecting effect of hollow carbon spherical shell on Co3O4 NPs inside the shell, achieving excellent catalytic stability. This research introduces a novel approach to design dual active sites as high-performance bifunctional ORR/OER catalysts.
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
1秒前
2秒前
华仔应助鲁文杰采纳,获得10
2秒前
CY_Wanderer完成签到 ,获得积分10
2秒前
赵扶苏发布了新的文献求助10
3秒前
爱笑的澜发布了新的文献求助20
3秒前
七听发布了新的文献求助10
4秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得30
4秒前
领导范儿应助体贴半仙采纳,获得10
4秒前
4秒前
科研通AI6.2应助杨主意采纳,获得10
5秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得60
5秒前
科研通AI6.4应助杨主意采纳,获得10
5秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得30
5秒前
科研通AI6.4应助杨主意采纳,获得10
5秒前
CodeCraft应助杨主意采纳,获得10
5秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
FashionBoy应助杨主意采纳,获得10
5秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
adcffgg应助杨主意采纳,获得10
5秒前
领导范儿应助杨主意采纳,获得10
5秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
深情安青应助杨主意采纳,获得10
5秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
科研通AI6.2应助杨主意采纳,获得10
5秒前
6秒前
科研通AI2S应助lululu采纳,获得30
6秒前
6秒前
Zeus应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
影唯完成签到,获得积分10
7秒前
Zeus应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
田様应助科研通管家采纳,获得30
7秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 700
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7743859
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9291891
关于积分的说明 20209889
捐赠科研通 7322473
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307494
关于科研通互助平台的介绍 2459297
邀请新用户注册赠送积分活动 2318269