Concave Structural Carbon Co‐Doped with Iron Atom Pairs and Nitrogen as Ultra‐High Performance Catalyst Toward Oxygen Reduction

催化作用 电催化剂 X射线光电子能谱 质子交换膜燃料电池 碳纤维 X射线吸收光谱法 无机化学 过渡金属 化学 氧气 材料科学 吸收光谱法 物理化学 电化学 化学工程 电极 有机化学 复合材料 工程类 物理 复合数 量子力学
作者
Xiudong Shi,Zonghua Pu,Bin Chi,Siyan Yu,Jingsong Hu,Shuhui Sun,Shijun Liao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (12) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/smll.202307011
摘要

Abstract It is crucial to rationally design and synthesize atomic‐scale transition metal‐doped carbon catalysts with high electrocatalytic activity to achieve a high‐efficient oxygen reduction reaction (ORR). Herein, an electrocatalyst comprised of Fe–Fe dual atom pairs and N‐doped concave carbon are reported (N‐CC@Fe DA) that achieves ultrahigh electrocatalytic ORR activity. The catalyst is prepared by a gaseous doping approach, with zeolitic imidazolate framework‐8 (ZIF‐8) as the carbon framework precursor and cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer as the Fe–Fe atom pair precursor. The catalyst exhibits high cathodic ORR catalytic performance in an alkaline Zn/air battery and proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), yielding peak power densities of 241 mW cm −2 and 724 mW cm −2 , respectively, compared to 127 mW cm −2 and 1.20 W cm −2 with conventional Pt/C catalysts as cathodes. The presence of Fe atom pairs coordinate with N atoms is revealed by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X‐ray absorption spectroscopy (XAS) analysis, and Density Functional Theory (DFT) calculation results show that the Fe–Fe pair structure is beneficial for adsorbing oxygen molecules, activating the O─O bond, and desorbing OH * intermediates formed during oxygen reduction, resulting in a more efficient oxygen reaction. The findings may provide a new pathway for preparing ultra‐high‐performance doped carbon catalysts with Fe–Fe atom pair structures.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
科研通AI5应助duan采纳,获得10
1秒前
ZM发布了新的文献求助10
1秒前
小兰花发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
re完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
May发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
贪玩翎发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
hhh完成签到,获得积分10
9秒前
善学以致用应助小兰花采纳,获得10
10秒前
Leslie完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
qiaocolate发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
楼山柳发布了新的文献求助10
18秒前
文献狗完成签到,获得积分10
19秒前
慕青应助木子采纳,获得10
21秒前
大个应助ljn采纳,获得10
21秒前
24秒前
跳跃的壮壮完成签到,获得积分10
26秒前
思思完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得100
28秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
29秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
29秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
Ann完成签到,获得积分10
29秒前
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
《微型计算机》杂志2006年增刊 1600
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4971079
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4227392
关于积分的说明 13166456
捐赠科研通 4015380
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2197279
邀请新用户注册赠送积分活动 1210211
关于科研通互助平台的介绍 1124634