Metal‐Triazolate‐Framework‐Derived FeN4Cl1 Single‐Atom Catalysts with Hierarchical Porosity for the Oxygen Reduction Reaction

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作者
Linyu Hu,Chunlong Dai,Li‐Wei Chen,Yuhao Zhu,Yuchen Hao,Qinghua Zhang,Lin Gu,Xiao Feng,Shuai Yuan,Lu Wang,Bo Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:133 (52): 27530-27535 被引量:13
标识
DOI:10.1002/ange.202113895
摘要

Abstract The construction of single‐atom catalysts (SACs) with high single atom densities, favorable electronic structures and fast mass transfer is highly desired. We have utilized metal‐triazolate (MET) frameworks, a subclass of metal–organic frameworks (MOFs) with high N content, as precursors since they can enhance the density and regulate the electronic structure of single‐atom sites, as well as generate abundant mesopores simultaneously. Fe single atoms dispersed in a hierarchically porous N‐doped carbon matrix with high metal content (2.78 wt %) and a FeN 4 Cl 1 configuration (FeN 4 Cl 1 /NC), as well as mesopores with a pore:volume ratio of 0.92, were obtained via the pyrolysis of a Zn/Fe‐bimetallic MET modified with 4,5‐dichloroimidazole. FeN 4 Cl 1 /NC exhibits excellent oxygen reduction reaction (ORR) activity in both alkaline and acidic electrolytes. Density functional theory calculations confirm that Cl can optimize the adsorption free energy of Fe sites to *OH, thereby promoting the ORR process. The catalyst demonstrates great potential in zinc‐air batteries. This strategy selects, designs, and adjusts MOFs as precursors for high‐performance SACs.
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