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Boosting defective carbon by anchoring well-defined atomically dispersed metal-N4 sites for ORR, OER, and Zn-air batteries

碳纤维 材料科学 Boosting(机器学习) 锚固 金属 纳米技术 冶金 计算机科学 复合数 认知科学 心理学 复合材料 机器学习
作者
Wenzheng Cheng,Pengfei Yuan,Zirui Lv,Yingying Guo,Yueyang Qiao,Xiaoyi Xue,Xin Liu,Wenlong Bai,Kai‐Xue Wang,Qun Xu,Jianan Zhang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:260: 118198-118198 被引量:257
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2019.118198
摘要

Experimental and computational studies show that topological defect and FeN4 site in carbon materials would deliver high performances for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). Either defect or FeN4 site attracts numerous discussion, however, the synergetic effect between them is hardly explored. Herein, we design a facial strategy to synthesize N,P-doped defective carbon nanosheets first (N,P-DC), then cover doped sites with well-define metal-N4 macrocyclic molecules ([email protected],P-DC) through non-pyrolysis process. The defective carbon boosts the high spin state of Fe center, thus brings superior ORR performances with the half-wave potential of 0.903 V and excellent cycling-life stability in alkaline media. Theoretical calculations show that the overpotential of [email protected],P-DC for ORR is 0.52 V, much lower than 0.80 V (N,P-DC). Interestingly, the OER activity is simultaneously improved. This [email protected] carbon hybrid opens a door to develop electrocatalysts combining atomically metal-N4 sites with topological defect towards diverse energy conversion type.
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