Circumventing Radical Generation on Fe–V Atomic Pair Catalyst for Robust Oxygen Reduction and Zinc–Air Batteries

催化作用 化学 激进的 氧气 氧还原反应 氧还原 物理化学 有机化学 电极 电化学
作者
Lan Ran,Yichen Zhang,Wenming Tong,Long Chen,Maoyu Wang,Hua Zhou,Pau Farràs,Shanyong Chen,Xiaoqing Qiu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (45): e202514542-e202514542 被引量:9
标识
DOI:10.1002/anie.202514542
摘要

Iron-nitrogen-carbon (Fe-N-C) catalysts are considered the most active platinum-free alternative for oxygen reduction reaction (ORR), yet the generated reactive oxygen species (ROS) from general mechanistic pathway rapidly impair the ORR activity and stability of Fe-N-C. Herein, we establish and report an ORR pathway-switching strategy to circumvent ROS generation and fundamentally improve the activity and stability of Fe-N-C via DFT guided catalyst design. The constructed Fe-V atomic pair catalyst (Fe1V1-NC) with N2Fe-N2-VN2 configuration enables side-on adsorption of O2 and subsequent direct-breaking of the O═O bond to form O*, thereby avoiding the formation of ROS radicals. Importantly, there is intersite electron interaction between FeN4 and VN4, which further boosts the ORR activity. Consequently, Fe1V1-NC exhibits outstanding ORR activity with onset and half-wave (E1/2) potentials at 1.02 and 0.89 V versus RHE, respectively, in 0.1 M KOH. Record-high stability is achieved on Fe1V1-NC with a minimal decay in E1/2 by 16 mV over 50000 cycles, surpassing Fe-N-C counterpart and most of the catalysts reported to date. The Fe1V1-NC-based zinc-air battery reported here demonstrates exceptional durability up to 400 h at 10 mA·cm-2. This work identifies the intrinsic correlation between ORR pathway, activity, and stability, advancing development of stable catalytic systems.
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
12581发布了新的文献求助10
1秒前
丘比特应助胖虎啊采纳,获得10
1秒前
左左完成签到,获得积分20
1秒前
Zhoulei完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
充电宝应助明良韵采纳,获得10
3秒前
3秒前
叁壹粑粑给叁壹粑粑的求助进行了留言
3秒前
发发发布了新的文献求助20
4秒前
小叶发布了新的文献求助10
5秒前
芳华如梦发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
李健应助薛小飞采纳,获得10
6秒前
nfei完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
青mu完成签到 ,获得积分10
7秒前
雨天发布了新的文献求助10
7秒前
阿毛毛完成签到,获得积分20
8秒前
ZZZ完成签到,获得积分10
8秒前
duxing应助出其东门采纳,获得10
8秒前
9秒前
胖虎啊发布了新的文献求助10
9秒前
wwz完成签到,获得积分0
9秒前
Orange应助www采纳,获得10
9秒前
潇洒的惋清应助mm采纳,获得10
10秒前
大鲶发布了新的文献求助10
11秒前
不安尔蓝完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
双门洞完成签到,获得积分10
13秒前
123456完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
芳华如梦完成签到,获得积分10
14秒前
苗条青槐发布了新的文献求助10
14秒前
woshi123应助天气冷采纳,获得10
14秒前
15秒前
CipherSage应助祺123采纳,获得10
16秒前
Adios发布了新的文献求助10
16秒前
16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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Interpolation and Regression Models for the Chemical Engineer: Solving Numerical Problems 400
The Neuroscience of Language 400
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 7687266
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9250267
关于积分的说明 19961852
捐赠科研通 7260239
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3289775
关于科研通互助平台的介绍 2446665
邀请新用户注册赠送积分活动 2294272