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AM：含碳空位的Fe-N-C催化剂，超稳定碱性ORR！

时间：2023-01-15 来源：浏览：

AM：含碳空位的Fe-N-C催化剂，超稳定碱性ORR！

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在燃料电池和金属空气电池中催化氧还原反应（ ORR ）的单原子催化剂（ SAC ）受到了越来越多的关注。然而，开发具有高选择性和长期稳定性的 SAC 是一个巨大的挑战。

近日， 悉尼科技大学汪国秀、 Liu Hao 、 清华大学李亚栋院士、陈晨 报道了具有高耐久性的碱性 ORR Fe-N-C 单原子催化剂。

本文要点

要点1. 作者通过微环境调节设计合成了碳空位修饰的 Fe-N-C SAC （ Fe _H -N-C ），其实现了活性位点的高效利用和电子结构的优化。 Fe _H -N-C 催化剂具有 0.91V 的半波电势（ E _1/2 ）和具有极高的耐久性，即 100000 次电压循环仅有 29mV E _1/2 损耗。密度泛函理论计算证实，金属 -N ₄ 位点周围的空位可以降低 OH* 的吸附自由能，并阻碍金属中心的溶解，显著增强 ORR 动力学和稳定性。

要点2. 因此， Fe _H -N-C SAC 在可再充电锌空气电池中具有高功率密度和 1200 小时的长期稳定性。

该工作不仅为通过金属 -N ₄ 位点的合理调节来开发高活性和稳定的 SAC 提供了指导，还将为优化电子结构以提高电催化性能提供见解。

Tian Hao et.al High Durability of Fe-N-C Single Atom Catalysts with Carbon Vacancies Towards Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202210714

https://doi.org/10.1002/adma.202210714

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