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Coembedding Fe Single Atom–Coupled MoC Nanoparticles in N-Doped Hierarchically Porous Carbon Cubes for Oxygen Electroreduction

材料科学 碳纤维 多孔性 兴奋剂 纳米颗粒 吸附 沸石咪唑盐骨架 咪唑酯 动力学 纳米技术 化学工程 无机化学 化学 金属有机骨架 物理化学 光电子学 复合材料 复合数 工程类 物理 量子力学
作者
Qin Li,J. Zhao,Peng Li,Zhengrong Xu,Jie Feng,Bo Chen,Rui Liu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (33): 21975-21984 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c04068
摘要

Promotion of oxygen reduction reaction (ORR) kinetics, to a large extent, depends on the rational modulation of the electronic structure and mass diffusion of electrocatalysts. Herein, a ferrocene (Fc)–assisted strategy is developed to prepare Fc-trapped ZnMo–hybrid zeolitic imidazolate framework (Fc@ZnMo-HZIF-50) and the derived Fe single atom coupling with MoC nanoparticles, coembedded in hierarchically porous N-doped carbon cubes (MoC@FeNC-50). The introduced Fc is utilized not only as an iron source for single atoms but also as a morphology regulator for generating a hierarchically porous structure. The redistribution of electrons between Fe single atoms and MoC nanoparticles effectively promotes the adsorption of O2 and the formation of *OOH intermediates during the ORR process. Along with a 3D hierarchically porous architecture for enhanced mass transport, the as-fabricated MoC@FeNC-50 presents excellent activity (E1/2 = 0.83 V) and durability (only 9.5% decay in current after 40000 s). This work could inspire valuable insights into the construction of efficient electrocatalysts through electron configuration and kinetics engineering.
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