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山西大学ACS Nano：F配位Co−N−C催化剂实现高性能锌空电池

时间：2024-06-05 来源：浏览：

Nanoyu 能源技术情报

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微信号 Energy-2019

功能介绍专注于新能源前沿技术、深度创新和产业化。

具有CoN ₄ 结构的钴-氮-碳（Co-N-C）催化剂在氧还原反应（ORR）方面表现出巨大的潜力，但对氧物种的不完善的吸附能极大地限制了其还原效率和实际应用潜力。

近日，山西大学Hua-Jin Zhai，Xiujun Fan通过水热和化学气相沉积方法，使用F原子调节Co中心的轴向配位，成功合成了具有方锥体CoN ₄ −F ₁ 构型的F配位Co−N−C催化剂。

文章要点

1 ）在合成过程中，Co原子的几何结构从六配位Co−F ₆ 转变为配位不饱和状态的方锥体CoN ₄ −F ₁ ，这为O ₂ 提供了开放的结合位点。将轴向F原子引入CoN ₄ 平面改变了Co周围的局域原子环境，显着提高了ORR活性和锌-空气电池性能。

2 ）原位光谱证明CoN ₄ −F ₁ 位点与OOH*中间体强烈结合，促进O−O键的分裂，使OOH*很容易通过解离途径分解为O*和OH*。理论计算证实，轴向F原子有效降低了Co中心的电子密度，促进OH*中间体的解吸，有效加速了整体ORR动力学。

该工作提出了一种可行的轴向配体合成机制，并为构建高效的高配位催化剂提供了途径。

参考文献

Daili Cao, et al, Axially Modified Square-Pyramidal CoN4−F1 Sites Enabling High-Performance Zn−Air Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c03261

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c03261

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