The Marriage of the FeN4 Moiety and MXene Boosts Oxygen Reduction Catalysis: Fe 3d Electron Delocalization Matters

部分 催化作用 离域电子 电子 电子离域 材料科学 氧还原反应 氧气 还原(数学) 光化学 化学 纳米技术 物理化学 立体化学 有机化学 物理 量子力学 电化学 数学 电极 几何学
作者
Zilan Li,Zechao Zhuang,Fan Lv,Han Zhu,Liang Zhou,Mingchuan Luo,Jiexin Zhu,Zhiquan Lang,Shihao Feng,Wei Chen,Liqiang Mai,Shaojun Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:30 (43): e1803220-e1803220 被引量:443
标识
DOI:10.1002/adma.201803220
摘要

Abstract Iron–nitrogen–carbon (Fe–N–C) is hitherto considered as one of the most satisfactory alternatives to platinum for the oxygen reduction reaction (ORR). Major efforts currently are devoted to the identification and maximization of carbon‐enclosed FeN 4 moieties, which act as catalytically active centers. However, fine‐tuning of their intrinsic ORR activity remains a huge challenge. Herein, a twofold activity improvement of pristine Fe–N–C through introducing Ti 3 C 2 T x MXene as a support is realized. A series of spectroscopy and magnetic measurements reveal that the marriage of FeN 4 moiety and MXene can induce remarkable Fe 3d electron delocalization and spin‐state transition of Fe(II) ions. The lower local electron density and higher spin state of the Fe(II) centers greatly favor the Fe electron transfer, and lead to an easier oxygen adsorption and reduction on active FeN 4 sites, and thus an enhanced ORR activity. The optimized catalyst shows a two‐ and fivefold higher specific ORR activity than those of pristine catalyst and Pt/C, respectively, even exceeding most Fe–N–C catalysts ever reported. This work opens up a new pathway in the rational design of Fe–N–C catalysts, and reflects the critical influence of Fe 3d electron states in FeN 4 moiety supported on MXene in ORR 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
SciGPT应助喝可乐的萝卜兔采纳,获得10
2秒前
诸军则完成签到,获得积分10
2秒前
刘清完成签到 ,获得积分10
2秒前
贤惠的夜南完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
Akim应助李李采纳,获得10
7秒前
enoki完成签到,获得积分10
7秒前
pluto应助Willows采纳,获得50
8秒前
小叶子的太阳完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
PhDL1发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
在水一方应助开朗的诺言采纳,获得10
11秒前
AQ完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
maoke完成签到 ,获得积分10
13秒前
榻庭折学发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
16秒前
隐形曼青应助hudaojiadecaigou采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
blabla完成签到,获得积分10
17秒前
mx发布了新的文献求助30
17秒前
19秒前
19秒前
20秒前
酷波er应助123采纳,获得10
20秒前
李李发布了新的文献求助10
20秒前
lili487完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
脑洞疼应助kmkz采纳,获得10
23秒前
23秒前
儒雅夜天发布了新的文献求助10
24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
Cronologia da história de Macau 5000
Braunwald’s Heart Disease, 2 Vol Set A Textbook of Cardiovascular Medicine 13th Edition 1000
Petrology and Plate Tectonics 800
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Electrode Potentials 550
Handbook Of Synthetic Methodologies And Protocols Of Nanomaterials 500
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 光电子学 物理化学 电极 基因 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6997214
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8673101
关于积分的说明 18390640
捐赠科研通 6471617
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3099257
关于科研通互助平台的介绍 2162477
邀请新用户注册赠送积分活动 2075658