Secondary-Atom-Doping Enables Robust Fe–N–C Single-Atom Catalysts with Enhanced Oxygen Reduction Reaction

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作者
Xin Luo,Xiaoqian Wei,Hengjia Wang,Wenling Gu,Takuma Kaneko,Yusuke Yoshida,Xiao Zhao,Chengzhou Zhu
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:12 (1) 被引量:153
标识
DOI:10.1007/s40820-020-00502-5
摘要

Abstract Single-atom catalysts (SACs) with nitrogen-coordinated nonprecious metal sites have exhibited inimitable advantages in electrocatalysis. However, a large room for improving their activity and durability remains. Herein, we construct atomically dispersed Fe sites in N-doped carbon supports by secondary-atom-doped strategy. Upon the secondary doping, the density and coordination environment of active sites can be efficiently tuned, enabling the simultaneous improvement in the number and reactivity of the active site. Besides, structure optimizations in terms of the enlarged surface area and improved hydrophilicity can be achieved simultaneously. Due to the beneficial microstructure and abundant highly active FeN 5 moieties resulting from the secondary doping, the resultant catalyst exhibits an admirable half-wave potential of 0.81 V versus 0.83 V for Pt/C and much better stability than Pt/C in acidic media. This work would offer a general strategy for the design and preparation of highly active SACs for electrochemical energy devices.
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