Concave Structural Carbon Co‐Doped with Iron Atom Pairs and Nitrogen as Ultra‐High Performance Catalyst Toward Oxygen Reduction

催化作用 电催化剂 X射线光电子能谱 质子交换膜燃料电池 碳纤维 X射线吸收光谱法 无机化学 过渡金属 化学 氧气 材料科学 吸收光谱法 物理化学 电化学 化学工程 电极 有机化学 物理 复合材料 量子力学 复合数 工程类
作者
Xiudong Shi,Zonghua Pu,Bin Chi,Siyan Yu,Jingsong Hu,Shuhui Sun,Shijun Liao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (12) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/smll.202307011
摘要

Abstract It is crucial to rationally design and synthesize atomic‐scale transition metal‐doped carbon catalysts with high electrocatalytic activity to achieve a high‐efficient oxygen reduction reaction (ORR). Herein, an electrocatalyst comprised of Fe–Fe dual atom pairs and N‐doped concave carbon are reported (N‐CC@Fe DA) that achieves ultrahigh electrocatalytic ORR activity. The catalyst is prepared by a gaseous doping approach, with zeolitic imidazolate framework‐8 (ZIF‐8) as the carbon framework precursor and cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer as the Fe–Fe atom pair precursor. The catalyst exhibits high cathodic ORR catalytic performance in an alkaline Zn/air battery and proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), yielding peak power densities of 241 mW cm −2 and 724 mW cm −2 , respectively, compared to 127 mW cm −2 and 1.20 W cm −2 with conventional Pt/C catalysts as cathodes. The presence of Fe atom pairs coordinate with N atoms is revealed by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X‐ray absorption spectroscopy (XAS) analysis, and Density Functional Theory (DFT) calculation results show that the Fe–Fe pair structure is beneficial for adsorbing oxygen molecules, activating the O─O bond, and desorbing OH * intermediates formed during oxygen reduction, resulting in a more efficient oxygen reaction. The findings may provide a new pathway for preparing ultra‐high‐performance doped carbon catalysts with Fe–Fe atom pair structures.
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
蒹葭苍苍发布了新的文献求助10
刚刚
咖啡八块八完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
我住隔壁我姓王完成签到,获得积分10
1秒前
布谷完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
无医发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Jio-PPx发布了新的文献求助10
3秒前
Sir.夏季风完成签到,获得积分10
3秒前
王开晙完成签到,获得积分10
3秒前
小狐狸完成签到,获得积分10
3秒前
忧虑的鹭洋完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
wuta完成签到,获得积分10
4秒前
JamesPei应助YW采纳,获得10
4秒前
Shauna完成签到,获得积分10
4秒前
LYSnow7完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
岁月浪翻了完成签到,获得积分10
5秒前
广州南完成签到 ,获得积分10
5秒前
bao完成签到,获得积分10
5秒前
万能图书馆应助aktuell采纳,获得10
5秒前
生动茹妖完成签到,获得积分10
5秒前
嘻嘻印完成签到,获得积分10
6秒前
向阳完成签到,获得积分10
6秒前
爱吃冬瓜完成签到,获得积分10
6秒前
Ygy发布了新的文献求助10
6秒前
MchemG应助xzy998采纳,获得20
6秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
研友_VZG7GZ应助Shauna采纳,获得10
8秒前
10秒前
ziwei完成签到,获得积分10
10秒前
unaive发布了新的文献求助10
11秒前
康康星完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 500
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
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 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4016068
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3556043
关于积分的说明 11319836
捐赠科研通 3289063
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812373
邀请新用户注册赠送积分活动 887923
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812044