Regulating the Spin State of Fe‐N 4 Sites via Electronic Metal‐Support Interactions Enables Chloride‐Tolerant Bifunctional Oxygen Catalysis

过电位 双功能 电催化剂 析氧 催化作用 化学 阴极 氧气 密度泛函理论 纳米技术 工作(物理) 化学物理 氧还原反应 储能 材料科学 燃料电池 激发态 功率(物理) 双功能催化剂 国家(计算机科学) 自旋态
作者
Han Diao,Fanggang Ning,Yixuan Liu,Minghui Wang,Yuhan Liu,Yue Wang,Sarayut Tunmee,Xiaolong Zhou,Suttipong Wannapaiboon,Senjie Dong,Lixue Zhang,Ding Yuan
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:10 (17): e70950-e70950
标识
DOI:10.1002/smtd.70950
摘要

ABSTRACT As a next‐generation energy storage technology, seawater‐based zinc‐air batteries (SZABs) hold great promise for efficiently utilizing marine energy. However, oxygen electrocatalysis at the air cathode remains severely impeded by inherent sluggish kinetics and detrimental Cl − interference in chloride‐rich electrolytes. To address this bottleneck, we report an electronic metal‐support interactions (EMSIs)‐driven spin‐state engineering strategy, wherein Fe–NC support is integrated with low‐loading PtFeCu alloy nanoparticles. Experimental and theoretical studies reveal that the EMSIs trigger a critical spin‐state transition of Fe–N 4 centers from a low‐spin (t 2g 6 e g 0 ) to an intermediate‐spin (t 2g 5 e g 1 ) configuration, which effectively adjusts Fe–O d ‐ p orbital interactions and mitigates Cl − binding. The resulting catalyst delivers remarkable bifunctional activity and long‐term stability in alkaline seawater, delivering a high oxygen reduction reaction (ORR) half‐wave potential of 0.909 V, a low oxygen evolution reaction (OER) overpotential of 346 mV at 10 mA cm − 2 , and a narrow voltage gap of only 0.67 V. The assembled SZABs exhibit excellent power density and durability, demonstrating practical potential for maritime emergency and wearable energy devices. This work establishes spin‐state engineering as a potent paradigm for developing efficient and chloride‐tolerant seawater electrocatalysts, and offers mechanistic insights into spin‐state‐dependent catalysis.
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
1秒前
1秒前
漫天星斗发布了新的文献求助10
3秒前
科研小王完成签到 ,获得积分10
4秒前
Miriammmmm发布了新的文献求助10
6秒前
9秒前
9秒前
zhangchi发布了新的文献求助30
11秒前
RustyPiano应助YangBai采纳,获得10
12秒前
诸军则应助Cong采纳,获得10
13秒前
谎1028发布了新的文献求助10
14秒前
Zengyuan发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
合适耳机完成签到,获得积分20
15秒前
Bake完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
科研通AI6.4应助123采纳,获得30
18秒前
19秒前
liny发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
jyy发布了新的文献求助20
21秒前
21秒前
英姑应助lilray采纳,获得10
21秒前
22秒前
22秒前
23秒前
梦幻两点半完成签到,获得积分20
25秒前
25秒前
asia发布了新的文献求助30
28秒前
28秒前
Tiamo发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
30秒前
mxy126354发布了新的文献求助10
30秒前
迪迦奥特曼完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
aurora完成签到,获得积分10
32秒前
迷路的萃完成签到,获得积分10
32秒前
诸军则应助YandJ采纳,获得10
32秒前
Hart发布了新的文献求助10
33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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 7749428
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297231
关于积分的说明 20239137
捐赠科研通 7330737
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309168
关于科研通互助平台的介绍 2460794
邀请新用户注册赠送积分活动 2321427