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3d orbital electron engineering in oxygen electrocatalyst for zinc-air batteries

电催化剂 双功能 析氧 堆积 碳纤维 催化作用 化学 过渡金属 电化学 材料科学 化学工程 纳米技术 电极 冶金 工程类 复合数 复合材料 物理化学 有机化学
作者
Qi Jing,Zhiyuan Mei,Xuelin Sheng,Xiaoxiao Zou,Yongxin Yang,Conghui Zhang,Li-Lian Wang,Yongjiang Sun,Lingyan Duan,Hong Guo
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:462: 142321-142321 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142321
摘要

The optimization of 3d electron configurations is considered a feasible approach to improve the catalytic activity of transition metal nitrogen carbon (TM–N–C) electrocatalysts. Herein, by stacking Fe-Ni dual-metal on carbon substrate to obtain (Fe, Ni)@N-MWCNTs as model objects, we reveal that Fe3+ with high spin in Fe-Ni sites which possesses 3d electron configurations suitable for both OER and ORR. Specifically, the metal sites can be effectively activated by both 3d electron configurations optimization and the charges donated from the carbon substrate, which can balance the competition between OER and ORR process, rendering the excellent bifunctional performances with a small potential difference (ΔE = 0.828 V). In addition, it further provides an excellent performance and cycling stability in aqueous zinc-air batteries. The assembled wearable flexible zinc-air batteries also provide stable cycling performance and can be worn as a wristband to light up LED lights.
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