Tuning the charge distribution and crystal field of iron single atoms via iron oxide integration for enhanced oxygen reduction reaction in zinc-air batteries

催化作用 材料科学 电池(电) 甲醇 氧气 Crystal(编程语言) 氧化物 化学工程 化学 纳米技术 冶金 功率(物理) 热力学 有机化学 程序设计语言 工程类 物理 生物化学 计算机科学
作者
Feifei Zhang,Yinlong Zhu,Yijun Zhong,Jing Zou,Yu Chen,Lianhai Zu,Zhouyou Wang,Zhouyou Wang,Jack Jon Hinsch,Yun Wang,Lian Zhang,Zongping Shao,Huanting Wang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:85: 154-163 被引量:42
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.06.007
摘要

Metal-air batteries face a great challenge in developing efficient and durable low-cost oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts. Single-atom iron catalysts embedded into nitrogen doped carbon (Fe-N-C) have emerged as attractive materials for potential replacement of Pt in ORR , but their catalytic performance was limited by the symmetrical electronic structure distribution around the single-atom Fe site. Here, we report our findings in significantly enhancing the ORR performance of Fe-N-C by moderate Fe 2 O 3 integration via the strong electronic interaction. Remarkably, the optimized catalyst (M−Fe 2 O 3 /Fe SA @NC) exhibits excellent activity, durability and good tolerance to methanol, outperforming the benchmark Pt/C catalyst. When M−Fe 2 O 3 /Fe SA @NC catalyst was used in a practical zinc-air battery assembly, peak power density of 155 mW cm −2 and specific capacity of 762 mA h g Zn −1 were achieved and the battery assembly has shown superior cycling stability over a period of 200 h. More importantly, theoretical studies suggest that the introduction of Fe 2 O 3 can evoke the crystal field alteration and electron redistribution on single Fe atoms, which can break the symmetric charge distribution of Fe-N 4 and thereby optimize the corresponding adsorption energy of intermediates to promote the O 2 reduction. This study provides a new pathway to promote the catalytic performance of single-atom catalysts.
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
TTYYI完成签到 ,获得积分10
4秒前
14秒前
小鱼崽完成签到 ,获得积分10
18秒前
稳重仇天完成签到,获得积分10
21秒前
tough_cookie完成签到 ,获得积分10
22秒前
32秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
一粟完成签到 ,获得积分10
33秒前
雨中行远完成签到,获得积分10
43秒前
青水完成签到 ,获得积分10
46秒前
星星完成签到 ,获得积分10
51秒前
Lucky完成签到 ,获得积分10
1分钟前
聪明蛋挞应助不倦采纳,获得10
1分钟前
开放亦竹完成签到,获得积分10
1分钟前
chensiying完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zj完成签到,获得积分10
1分钟前
852应助arniu2008采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
研友_nPb9e8完成签到,获得积分10
1分钟前
Jerry完成签到,获得积分10
1分钟前
MM完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研猫完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
精明的彩虹完成签到,获得积分10
1分钟前
woshinidie完成签到,获得积分10
1分钟前
arniu2008发布了新的文献求助10
1分钟前
曼波曼波发布了新的文献求助20
1分钟前
cdercder应助woshinidie采纳,获得10
1分钟前
linda发布了新的文献求助10
1分钟前
彭于晏应助arniu2008采纳,获得20
1分钟前
DDF完成签到 ,获得积分10
1分钟前
丸子完成签到 ,获得积分10
2分钟前
lianxin完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小红帽完成签到 ,获得积分10
2分钟前
songrui643完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
青旭流觞完成签到,获得积分10
2分钟前
听流沙完成签到 ,获得积分10
2分钟前
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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
International Energy Investment Law: The Pursuit of Stability (2nd Edition) 500
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7716203
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9271098
关于积分的说明 20084447
捐赠科研通 7292566
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3298750
关于科研通互助平台的介绍 2452902
邀请新用户注册赠送积分活动 2306151