Robust wrinkled MoS 2 /N-C bifunctional electrocatalysts interfaced with single Fe atoms for wearable zinc-air batteries

双功能 过电位 催化作用 电解质 析氧 材料科学 电极 化学 化学工程 电化学 纳米技术 物理化学 有机化学 工程类
作者
Yan Yan,Shuang Liang,Xiang Wang,Mingyue Zhang,Shu‐Meng Hao,Xun Cui,Zhiwei Li,Zhiqun Lin
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:118 (40) 被引量:216
标识
DOI:10.1073/pnas.2110036118
摘要

The ability to create highly efficient and stable bifunctional electrocatalysts, capable of oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in the same electrolyte, represents an important endeavor toward high-performance zinc-air batteries (ZABs). Herein, we report a facile strategy for crafting wrinkled MoS2/N-doped carbon core/shell nanospheres interfaced with single Fe atoms (denoted MoS2@Fe-N-C) as superior ORR/OER bifunctional electrocatalysts for robust wearable ZABs with a high capacity and outstanding cycling stability. Specifically, the highly crumpled MoS2 nanosphere core is wrapped with a layer of single-Fe-atom-impregnated, N-doped carbon shell (i.e., Fe-N-C shell with well-dispersed FeN4 sites). Intriguingly, MoS2@Fe-N-C nanospheres manifest an ORR half-wave potential of 0.84 V and an OER overpotential of 360 mV at 10 mA⋅cm-2 More importantly, density functional theory calculations reveal the lowered energy barriers for both ORR and OER, accounting for marked enhanced catalytic performance of MoS2@Fe-N-C nanospheres. Remarkably, wearable ZABs assembled by capitalizing on MoS2@Fe-N-C nanospheres as an air electrode with an ultralow area loading (i.e., 0.25 mg⋅cm-2) display excellent stability against deformation, high special capacity (i.e., 442 mAh⋅g-1Zn), excellent power density (i.e., 78 mW⋅cm-2) and attractive cycling stability (e.g., 50 cycles at current density of 5 mA⋅cm-2). This study provides a platform to rationally design single-atom-interfaced core/shell bifunctional electrocatalysts for efficient metal-air batteries.
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
头真的很大完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
啊对对对完成签到,获得积分10
1秒前
春藤鸢完成签到,获得积分10
1秒前
我在发布了新的文献求助10
1秒前
十三月的萧邦完成签到,获得积分10
1秒前
坚定尔曼应助跳跃的曼凡采纳,获得10
2秒前
夏荷雪石完成签到,获得积分10
2秒前
小星星发布了新的文献求助10
2秒前
紧张的棒棒糖完成签到,获得积分20
2秒前
蓝蓝发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
Xiaoab完成签到 ,获得积分10
3秒前
Rixxed发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
12发布了新的文献求助10
4秒前
zoom完成签到,获得积分10
4秒前
哈哈哈哈完成签到,获得积分10
4秒前
wangxiaoyanger完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
科研通AI6.4应助光亮飞烟采纳,获得10
4秒前
mu禾雨完成签到 ,获得积分10
5秒前
rjk完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
顾矜应助愉快的鸭采纳,获得10
5秒前
LL完成签到,获得积分10
6秒前
阿森完成签到,获得积分10
6秒前
Owen应助雪豹采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
认真芷容应助XIN采纳,获得10
7秒前
7秒前
听闻韬声依旧完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
滴迪氐媂完成签到 ,获得积分10
8秒前
CodeCraft应助上衫绘梨衣采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.4应助三元采纳,获得20
9秒前
LL发布了新的文献求助10
9秒前
溟_发布了新的文献求助30
9秒前
heure发布了新的文献求助10
10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
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 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 7669033
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9237286
关于积分的说明 19886205
捐赠科研通 7238224
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3284211
关于科研通互助平台的介绍 2443013
邀请新用户注册赠送积分活动 2285953