Fe Single Atoms Anchored on N‐doped Mesoporous Carbon Microspheres for Promoted Oxygen Reduction Reaction

催化作用 介孔材料 碳纤维 可逆氢电极 热解 甲醇 材料科学 化学工程 氧还原反应 氧气 化学 纳米技术 电极 电化学 物理化学 工作电极 有机化学 复合材料 工程类 复合数
作者
Zhuyu Luo,Linfeng He,Jinfeng Wu,Yue Tian,Menghua Yang,Xiaoyan Liu,Ru Zheng,Dieqing Zhang
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
标识
DOI:10.1002/cssc.202401552
摘要

Abstract Fe single atoms (Fe SAs) based catalysts have received much attention in electrocatalytic oxygen reduction reaction (ORR) due to its low‐cost and high activity. Yet, the facile synthesis of efficient and stable Fe SAs catalysts is still challenging. Here, we reported a Fe SAs anchored on N‐doped mesoporous carbon microspheres (NC) catalyst via spraying drying and pyrolysis processes. The highly active Fe SAs are uniformly distributed on the NC matrix, which prevented the aggregation benefiting from the enhanced Fe−N bonds. Also, the mesoporous carbon structure is favorable for fast electron and mass transfer. The optimized Fe@NC‐2‐900 catalyst shows positive half wave potential (E 1/2 =0.86 V vs reversible hydrogen electrodes (RHE)) and starting potential (E onset =0.98 V vs RHE) in ORR, which is comparable to the commercial Pt/C catalyst (E 1/2 =0.87 V, E onset =1.08 V vs RHE). Outstanding stability with a current retention rate of 92.5 % for 9 hours and good methanol tolerance are achieved. The assembled zinc‐air batteries showed good stability up to 500 hours at a current density of 5 mA cm −2 . This work shows potentials of Fe SAs based catalysts for the practical application in ORR and pave a new avenue for promoting their catalytic performances.
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