Engineering p–d Orbital Coupling and Vacancy-Rich Structure in Triatomic Iron–Bismuth–Iron Sites for Rechargeable Zinc–Air Batteries

材料科学 空位缺陷 联轴节(管道) 三原子分子 电子结构 结晶学 无机化学 冶金 凝聚态物理 化学 物理 无机化合物 有机化学
作者
Zhanhao Liang,Wencai Liu,Shaojie Jing,Yihui Huang,Bin Liao,Xinru Yan,Z. H. Qin,Xuchun Gui,Li‐Yong Gan,Hong Bin Yang,Dingshan Yu,Zhiping Zeng,Guowei Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (18): 17863-17873 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c03869
摘要

The rational design of heteroatomic sites with synergistic electronic modulation remains a critical challenge for achieving bifunctional oxygen electrocatalysis in sustainable energy technologies such as fuel cells and metal-air batteries. Herein, a triatomic Fe2BiN5 configuration embedded in nitrogen-doped carbon (Fe2BiN5/C) with atomically dispersed FeN2-BiN-FeN2 sites and vacancy-rich structures is synthesized via a pyrolysis and etching strategy. The triatomic architecture endows Fe2BiN5/C with exceptional bifunctional activity, delivering a high oxygen reduction reaction half-wave potential of 0.918 V and an oxygen evolution reaction overpotential of 245 mV at 10 mA cm-2, surpassing Pt/C and RuO2. In situ X-ray absorption fine structure and Raman spectroscopy reveal dynamic structural evolution during electrocatalysis, where Fe acts as the primary active center with Bi regulating the electron distribution via long-range interactions, thereby optimizing adsorption/desorption energetics of oxygen intermediates. The theoretical calculations further elucidate that the Bi-induced p-d orbital coupling leads to the alteration in Fe d-orbitals energy level, downshift d-band center, weaken binding strength to the oxygen-based intermediates, and reduced energy barrier for oxygen electrocatalysis. This work provides an understanding of bifunctional triatomic site with p-block metal as electronic modulators embedded in transition-metal atoms toward enhanced oxygen 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
柳树完成签到,获得积分10
刚刚
香蕉觅云应助xinnnnnn采纳,获得10
刚刚
aa完成签到,获得积分10
刚刚
小邢发布了新的文献求助10
1秒前
qizhia完成签到 ,获得积分10
1秒前
chen完成签到 ,获得积分10
2秒前
脑洞疼应助77采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助WSZ采纳,获得10
2秒前
2秒前
仙人掌发布了新的文献求助10
2秒前
noneo发布了新的文献求助10
2秒前
WYN完成签到,获得积分10
3秒前
虚幻冰烟完成签到 ,获得积分10
3秒前
飞快的羊青完成签到,获得积分10
5秒前
ggggg完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
5秒前
cdercder应助诸逍遥采纳,获得10
6秒前
XYZ完成签到,获得积分10
6秒前
ZZ0901完成签到,获得积分0
6秒前
hxhdh完成签到 ,获得积分20
6秒前
LMJ完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
丰富的复天完成签到,获得积分10
8秒前
赵廷潇发布了新的文献求助10
8秒前
Hui完成签到,获得积分10
9秒前
GBRUCE完成签到,获得积分10
9秒前
zjzxs完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
2305814008发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
ASLYJS完成签到,获得积分10
12秒前
xinnnnnn发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
千羽发布了新的文献求助10
12秒前
log完成签到,获得积分10
12秒前
王乾宇完成签到 ,获得积分10
13秒前
77完成签到,获得积分10
13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
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
Management and the Arts 310
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 300
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 7634923
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9208939
关于积分的说明 19750352
捐赠科研通 7202899
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3275133
关于科研通互助平台的介绍 2436999
邀请新用户注册赠送积分活动 2272066