Engineering Proton‐Coupled Electron Transfer to Break Activity‐Stability Trade‐off of Oxygen Electroreduction Catalysts for Temperature‐Adaptive Zn‐Air Battery

催化作用 电池(电) 电子转移 质子 氧气 化学 材料科学 光化学 热力学 物理 有机化学 功率(物理) 量子力学
作者
Yonggan Wu,Yuqin Zhang,Lan Ling,Ting Hu,Shaobin Tang,Dirk Lützenkirchen‐Hecht,Kai Yuan,Yiwang Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202502019
摘要

Single‐atom catalysts (SACs) are regarded as effective electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR). However, integrating high active and long‐term durability on SACs is still challenging due to the severe limitations of activity‐stability trade‐off. Herein, we report an integrative electrocatalyst combining isolated Fe sites and MoC nanoparticles (MoC/Fe‐NC). MoC nanoparticles accelerate ORR kinetics via the proton‐feeding effect and optimize Fe site microstructure. Thus, MoC/Fe‐NC exhibits a high alkaline ORR activity with half‐wave potential (E1/2) of 0.916 V vs. the reversible hydrogen electrode, and exceptional durability of 50k cycles with 5 mV E1/2 loss. The observed ORR performance is further verified in a zinc‐air battery (ZAB) with a high peak power density of 316 mW cm−2 and operational stability over 1000 h. Moreover, the fabricated temperature‐adaptive quasi‐solid‐state ZAB can cycle stably for 150 h under alternating temperatures. Theory calculations and experiment characterizations, involving scanning electrochemical microscopy techniques and distribution of relaxation times analysis, reveal that the excellent capabilities of MoC/Fe‐NC arise from accelerated proton‐coupled electron transfer, weakened *OH adsorption, and strengthened Fe−N bonds fueled by MoC nanoparticles. This work sheds light on breaking the activity‐stability trade‐off barrier of SACs for energy‐conversion applications.
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
zoeyluo完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
3秒前
3秒前
哈尔行者发布了新的文献求助10
3秒前
YYY发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
领导范儿的应助被feifei采纳,获得10
4秒前
玉子完成签到,获得积分10
4秒前
传奇3的应助被Acane采纳,获得30
5秒前
Ava的应助被诸不见采纳,获得10
5秒前
zhu完成签到,获得积分20
6秒前
丹皮小姐发布了新的文献求助10
7秒前
尉迟姿完成签到,获得积分10
7秒前
周末不上发条完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
小二郎的应助被暮云天采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
蓝天的应助被执着板凳采纳,获得10
10秒前
华仔的应助被月濡花采纳,获得10
10秒前
10秒前
无奈完成签到,获得积分10
11秒前
小池同学完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
孟寐以求发布了新的文献求助20
13秒前
13秒前
bai发布了新的文献求助10
14秒前
俭朴冬瓜完成签到,获得积分20
14秒前
文泽熙博发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
mayy0408发布了新的文献求助10
16秒前
sun完成签到,获得积分10
17秒前
王若琪完成签到 ,获得积分10
19秒前
li发布了新的文献求助10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
The Dawn of Philology 520
Organizational Behavior 510
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
A primer on partial least squares structural equation modeling (PLS-SEM) (4th ed.) 310
中国器官捐献和移植发展报告(2024) 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7822039
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9348887
关于积分的说明 20550137
捐赠科研通 7414745
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3333174
关于科研通互助平台的介绍 2479110
邀请新用户注册赠送积分活动 2353586