Fe, P Heteronuclear Catalytic Pairs with Hydrogen Bonding Regulated the Oxygen Reduction Reaction Kinetics for an Ultrastable Oxygen Depolarized Cathode

异核分子 催化作用 阴极 氧气 电池(电) 动力学 材料科学 化学 氢键 化学工程 密度泛函理论 无机化学 电化学 电解 电解水 功率密度 电极 水溶液 化学动力学 析氧 电流密度 工作(物理) 纳米技术
作者
Fenghong Lu,Zhang Yuanyuan,Lingbo Zong,Cheng-bin Wang,Kaicai Fan,Cheng‐Hao Chuang,Porun Liu,Zumin Wang,Lei Wang,Bin Li,Fenghong Lu,Zhang Yuanyuan,Lingbo Zong,Cheng-bin Wang,Kaicai Fan,Cheng‐Hao Chuang,Porun Liu,Zumin Wang,Lei Wang,Bin Li
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (46): 40128-40139
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c15715
摘要

The rational design of efficient oxygen reduction reaction (ORR) catalysts with maximized atom utilization is essential for advancing the oxygen depolarized cathode technology. Here, we report atomically dispersed Fe, P heteronuclear catalytic pairs on hierarchical porous carbon, in which the hydrogen bond between Fe, P catalytic pairs and ORR intermediates significantly enhances the adsorption/desorption kinetics and lowers the rate-determining step barrier of OH* desorption. Thus, Fe,P/HPC delivers an alkaline ORR performance with a half-wave potential (E1/2) of 0.92 V and retains ∼90% of the initial activity even after 150 h operation. In addition, Fe,P/HPC achieves an E1/2 of 0.74 V in 0.1 M HClO4. The Fe,P/HPC-based aqueous Zn-air battery (A-ZAB) achieves a high power density of 262 mW cm-2 and exhibits enhanced stability, sustaining a minimal voltage gap over 2800 h of constant-current cycling. Moreover, the quasi-solid-state Zn-air battery (QSS-ZAB) delivers a large open-circuit voltage of 1.52 V, while maintaining a cycling stability for over 95 h at 0.5, 1, and 2 mA cm-2, respectively. In the chlor-alkali process, the Fe,P/HPC||RuO2 electrolyzer enables a large current density of 300 mA cm-2 at 1.66 V and maintains stability over 110 h. The present work pioneers the designing and construction of atomic-level heteronuclear catalysts for practical and durable cathode.
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
硝普纳发布了新的文献求助10
刚刚
小马甲应助snowpaper采纳,获得10
1秒前
vtizsty应助chengzi采纳,获得10
1秒前
在水一方应助chengzi采纳,获得10
1秒前
小蘑菇应助chengzi采纳,获得10
1秒前
1秒前
所所应助chengzi采纳,获得10
1秒前
Copyright应助chengzi采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.2应助chengzi采纳,获得10
1秒前
小二郎应助chengzi采纳,获得10
2秒前
bkagyin应助chengzi采纳,获得10
2秒前
科研通AI6.2应助chengzi采纳,获得10
2秒前
molihuakai应助chengzi采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
量产温情发布了新的文献求助10
2秒前
ding应助hxxcyb采纳,获得10
3秒前
华仔应助小黑哥采纳,获得10
3秒前
kaikai完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
斯文败类应助哈德森采纳,获得10
6秒前
共享精神应助知知采纳,获得10
6秒前
是容许鸭完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
dde发布了新的文献求助10
7秒前
orixero应助简单的道罡采纳,获得10
8秒前
Xx应助呵呵呵悦采纳,获得10
8秒前
脑洞疼应助大香蕉采纳,获得10
9秒前
liujinjin发布了新的文献求助10
9秒前
动听灵煌应助zhw采纳,获得10
10秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
10秒前
荣荣发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
化工狗都不学完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
wiink完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
传奇3应助wwwww采纳,获得10
15秒前
15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
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
Évora na Idade Média 555
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 7382650
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8989828
关于积分的说明 19123375
捐赠科研通 7021427
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3227299
关于科研通互助平台的介绍 2390204
邀请新用户注册赠送积分活动 2208142