Anchoring Bimetal Single Atoms and Alloys on N-Doping-Carbon Nanofiber Networks for an Efficient Oxygen Reduction Reaction and Zinc–Air Batteries

双金属 材料科学 电催化剂 催化作用 化学工程 纳米颗粒 电池(电) 纳米技术 电极 复合材料 冶金 物理化学 化学 电化学 有机化学 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Bowen Liu,Sihong Wang,Ruohan Feng,Yuanman Ni,Fang Song,Qinglei Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (34): 38739-38749 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acsami.2c09271
摘要

Electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) play a central role in fuel cells and zinc–air batteries. Bimetal single atoms and nanoparticle hybrids are emerging ORR electrocatalysts, superior to the most exploited unary metal single-atom catalysts (SACs). Here, we report bimetal SAC-based nanofiber networks of Co3Fe7@Co/Fe-SAC for efficient ORR electrocatalysis and zinc–air batteries. A facile and easy-to-scale-up process is developed, and the versatility is validated in three hybrids. Strong electronic interaction is revealed between bimetal single atoms and alloy nanoparticles, leading to improved catalytic performances for ORR. Specifically, the Co3Fe7@Co/Fe-SAC hybrids exhibit a half-wave potential of 0.841 V in a basic electrolyte, comparable to the Pt/C electrocatalyst. Assembled in a zinc–air battery, a Co3Fe7@Co/Fe-SAC hybrid-based cell demonstrates a power density 1.8 times higher than the benchmark Pt/C-IrO2-based one, and it is stable for 150 cycles galvanostatic charge/discharge. The superior device performance is attributed to the appealing intrinsic activity, the carbon shielding effect for anti-leaching, and the hierarchical porous networks for large accessibility of active sites and favorable mass transport. Theoretical calculations suggest that alloy nanoparticles significantly improved the intrinsic catalytic activity of Fe single-atom sites at the expense of slightly lowering the activity of Co single-atom sites. This work presents a versatile process for the mass production of efficient composite electrocatalysts and highlights the power of bimetal single-atom-based hybrids and hierarchically porous structures for ORR device performances.
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
领导范儿应助liupai采纳,获得10
1秒前
Criminology34应助颜子尧采纳,获得10
2秒前
3秒前
nzcb发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
SciGPT应助丑小鸭采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
笑一笑完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
万事顺遂完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
soOK应助lishuang采纳,获得10
6秒前
迅速风华发布了新的文献求助10
9秒前
情怀应助mm采纳,获得10
9秒前
9秒前
wurugu完成签到,获得积分10
9秒前
小波发布了新的文献求助10
10秒前
小涛完成签到,获得积分10
10秒前
将1发布了新的文献求助10
11秒前
科研通AI6.3应助nzcb采纳,获得10
11秒前
osteoclast发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
小橙子发布了新的文献求助30
12秒前
13秒前
iron完成签到,获得积分10
13秒前
cxy关注了科研通微信公众号
13秒前
少年去游荡完成签到,获得积分10
14秒前
末鸭梨完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
xwtx完成签到 ,获得积分10
14秒前
年轮发布了新的文献求助10
15秒前
香菜包发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
辉辉发布了新的文献求助10
17秒前
独特的向梦完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
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 7287015
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8907078
关于积分的说明 18849700
捐赠科研通 6956082
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208471
关于科研通互助平台的介绍 2378457
邀请新用户注册赠送积分活动 2184203