Oxygen-bridging Fe, Co dual-metal dimers boost reversible oxygen electrocatalysis for rechargeable Zn–air batteries

析氧 电催化剂 过电位 氧气 催化作用 化学 双功能 材料科学 无机化学 电极 物理化学 电化学 有机化学 生物化学
作者
Qixing Zhou,Wendan Xue,Xun Cui,Pengfei Wang,Sijin Zuo,Fan Mo,Chengzhi Li,Gaolei Liu,Shaohu Ouyang,Sihui Zhan,Juan Chen,Chao Wang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (30): e2404013121-e2404013121 被引量:36
标识
DOI:10.1073/pnas.2404013121
摘要

Rechargeable zinc–air batteries (ZABs) are regarded as a remarkably promising alternative to current lithium-ion batteries, addressing the requirements for large-scale high-energy storage. Nevertheless, the sluggish kinetics involving oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) hamper the widespread application of ZABs, necessitating the development of high-efficiency and durable bifunctional electrocatalysts. Here, we report oxygen atom–bridged Fe, Co dual-metal dimers (FeOCo-SAD), in which the active site Fe–O–Co–N 6 moiety boosts exceptional reversible activity toward ORR and OER in alkaline electrolytes. Specifically, FeOCo-SAD achieves a half-wave potential ( E 1/2 ) of 0.87 V for ORR and an overpotential of 310 mV at a current density of 10 mA cm –2 for OER, with a potential gap (Δ E ) of only 0.67 V. Meanwhile, FeOCo-SAD manifests high performance with a peak power density of 241.24 mW cm −2 in realistic rechargeable ZABs. Theoretical calculations demonstrate that the introduction of an oxygen bridge in the Fe, Co dimer induced charge spatial redistribution around Fe and Co atoms. This enhances the activation of oxygen and optimizes the adsorption/desorption dynamics of reaction intermediates. Consequently, energy barriers are effectively reduced, leading to a strong promotion of intrinsic activity toward ORR and OER. This work suggests that oxygen-bridging dual-metal dimers offer promising prospects for significantly enhancing the performance of reversible oxygen electrocatalysis and for creating innovative catalysts that exhibit synergistic effects and electronic states.
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
宋晨瑜完成签到,获得积分10
刚刚
桃花岛岛主完成签到 ,获得积分10
1秒前
雾里看花水中望月完成签到,获得积分10
1秒前
宋晨瑜发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
张火火完成签到,获得积分10
4秒前
阿言发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
独特纸飞机完成签到 ,获得积分10
7秒前
牧紫菱完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
冷艳铁身发布了新的文献求助10
8秒前
Phoebe完成签到,获得积分10
8秒前
马来自农村的马完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
ju龙哥完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
李健的粉丝团团长应助asda采纳,获得30
12秒前
Owen发布了新的文献求助20
13秒前
15秒前
情怀应助懿懿采纳,获得10
15秒前
xiaoxueyi发布了新的文献求助10
17秒前
冷艳铁身完成签到,获得积分10
18秒前
123发布了新的文献求助10
19秒前
鳗鱼捕完成签到,获得积分10
19秒前
曾绍炜完成签到,获得积分10
19秒前
Criminology34应助白小黑采纳,获得10
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
叶落发布了新的文献求助10
20秒前
sens完成签到,获得积分10
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
SHY发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
幸运星完成签到,获得积分10
24秒前
传奇3应助苹果黄蜂采纳,获得10
26秒前
科研通AI6.1应助INNE采纳,获得10
26秒前
26秒前
酷波er应助123采纳,获得10
27秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5749517
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5459212
关于积分的说明 15363842
捐赠科研通 4888951
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2628829
邀请新用户注册赠送积分活动 1577110
关于科研通互助平台的介绍 1533774