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Rational Synthesis of Iron/Nitrogen‐Doped Carbon Catalyst through a Spatial Isolation Strategy for Efficient Oxygen Reduction in Acidic and Alkaline Media

催化作用 氮气 碳纤维 氧气 无机化学 化学 还原(数学) 分离(微生物学) 材料科学 有机化学 生物 数学 几何学 微生物学 复合数 复合材料
作者
Bomin Feng,Xiuju Wu,Ling Li,Wei Gao,Weihua Hu,Chang Ming Li
出处
期刊:Chemistry: A European Journal [Wiley]
卷期号:25 (49): 11560-11565 被引量:9
标识
DOI:10.1002/chem.201902521
摘要

Abstract It remains challenging to rationally synthesize iron/nitrogen‐doped carbon (Fe/N‐C) catalysts with rich Fe−N x atomic active sites for improved oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysis. A highly efficient Fe/N‐C catalyst, which has been synthesized through a spatial isolation strategy, is reported. Derived from bioinspired polydopamine (PDA)‐based hybrid microsphere precursors, it is a multifunctional carrier that loads atomically dispersed Fe 3+ /Zn 2+ ions through coordination interactions and N‐rich melamine through electrostatic attraction and covalent bonding. The Zn 2+ ions and melamine in the precursor efficiently isolate Fe 3+ atoms upon pyrolysis to form rich Fe−N x atomic active sites, and generate abundant micropores during high‐temperature treatment; as a consequence, the resultant Fe‐N/C catalyst contains rich catalytically active Fe−N x sites and a hierarchical porous structure. The catalyst exhibits improved ORR activity that is superior to and close to that of Pt/C in alkaline and acidic solutions, respectively.
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