Candied Haws-Like Fe–N–C Catalysts with Broadened Carbon Interlayer Spacing for Efficient Zinc–Air Battery

催化作用 材料科学 碳纤维 密度泛函理论 电池(电) 扩展X射线吸收精细结构 碳化 聚苯胺 化学工程 金属 无机化学 复合数 吸收光谱法 复合材料 有机化学 化学 计算化学 冶金 工程类 物理 功率(物理) 聚合物 量子力学 聚合 扫描电子显微镜
作者
Jin Zhang,Yanhui Sun,Mingyue Xiao,Jingjun Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (1): 953-962 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsami.2c16766
摘要

As efficient nonprecious metal catalysts for oxygen reduction reaction (ORR), Fe-N-C materials are one of the most promising alternatives to Pt-based catalysts for fuel cells and metal-air batteries. However, the intrinsically low density of key active sites like FeN4 moieties hampers their commercial applications. Herein, we provide a smart strategy to construct a candied haws-like Fe-N-C catalyst (CH-FeNC) with broadened carbon interplanar spacing (>4 Å), starting with trehalose as a structure-built brick coupled with a zinc-zeolite imidazole framework (ZIF-8) and polyaniline (PANI) and then followed by copyrolysis carbonization of them. The obtained CH-FeNC exhibits half-wave potentials of 0.92 and 0.90 V (vs RHE) before and after 10,000 cycles in 0.1 M KOH, which are superior to the 0.90 and 0.85 V obtained by commercial Pt/C for ORR. The power density of a homemade zinc-air battery equipped with the catalyst is up to 131 mW cm-2, greater than that of Pt/C (124 mW cm-2). The extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) results and density functional theory (DFT) theoretical calculations reveal that there exists enriched zigzag or armchair edge-hosted FeN4 active sites, located at the abundant interface between carbon components in this composite. Furthermore, the unique broadened carbon interlayer spacing plays a key role in deciding the ORR rate in alkaline but not in acidic environments because there exists a fifth ligand of active Fe in the form of FeN4 centers coupled with SO42- and ClO4- from acids.
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
张波发布了新的文献求助20
刚刚
刚刚
刚刚
万能图书馆应助JIMINGYI采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
快乐小狗完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
归海沛山发布了新的文献求助10
2秒前
allian发布了新的文献求助10
2秒前
yang发布了新的文献求助10
3秒前
你好完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
Guko发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
LLLL发布了新的文献求助10
4秒前
ILBY发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
milagu发布了新的文献求助10
5秒前
无知者海生完成签到 ,获得积分10
5秒前
科研通AI6.1应助jianzhuo采纳,获得10
5秒前
Mimi发布了新的文献求助10
5秒前
chrissylaiiii完成签到,获得积分10
6秒前
负责的寒梅应助祝科研采纳,获得20
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
流飞发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
小飞侠啊发布了新的文献求助10
8秒前
hyfwkd完成签到,获得积分10
8秒前
羊羊羊发布了新的文献求助10
8秒前
脑洞疼应助三岁采纳,获得10
8秒前
生动的沂发布了新的文献求助10
8秒前
chrissylaiiii发布了新的文献求助10
9秒前
Yzhe发布了新的文献求助10
9秒前
脑洞疼应助太酷啦啦啦采纳,获得10
9秒前
小摩尔完成签到 ,获得积分10
9秒前
小蘑菇应助白鲜香精采纳,获得10
10秒前
高分求助中
(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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6039260
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7768586
关于积分的说明 16225804
捐赠科研通 5185267
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2774894
邀请新用户注册赠送积分活动 1757727
关于科研通互助平台的介绍 1641899