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A “Pre‐Division Metal Clusters” Strategy to Mediate Efficient Dual‐Active Sites ORR Catalyst for Ultralong Rechargeable Zn‐Air Battery

纳米团簇 材料科学 催化作用 电池(电) 纳米技术 化学工程 有源矩阵 金属 化学 冶金 物理 功率(物理) 图层(电子) 工程类 薄膜晶体管 量子力学 生物化学
作者
Yun‐Xiu Zhao,Jing‐Hong Wen,Ping Li,Pengfang Zhang,Su‐Na Wang,Dacheng Li,Jianmin Dou,Yun‐Wu Li,Huiyan Ma,Liqiang Xu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (11) 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202216950
摘要

To conquer the bottleneck of sluggish kinetics in cathodic oxygen reduction reaction (ORR) of metal-air batteries, catalysts with dual-active centers have stood out. Here, a "pre-division metal clusters" strategy is firstly conceived to fabricate a N,S-dual doped honeycomb-like carbon matrix inlaid with CoN4 sites and wrapped Co2 P nanoclusters as dual-active centers (Co2 P/CoN4 @NSC-500). A crystalline {CoII2 } coordination cluster divided by periphery second organic layers is well-designed to realize delocalized dispersion before calcination. The optimal Co2 P/CoN4 @NSC-500 executes excellent 4e- ORR activity surpassing the benchmark Pt/C. Theoretical calculation results reveal that the CoN4 sites and Co2 P nanoclusters can synergistically quicken the formation of *OOH on Co sites. The rechargeable Zn-air battery (ZAB) assembled by Co2 P/CoN4 @NSC-500 delivers ultralong cycling stability over 1742 hours (3484 cycles) under 5 mA cm-2 and can light up a 2.4 V LED bulb for ≈264 hours, evidencing the promising practical application potentials in portable devices.
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