Hierarchically Porous Carbons with Highly Curved Surfaces for Hosting Single Metal FeN4 Sites as Outstanding Oxygen Reduction Catalysts

催化作用 氧还原 材料科学 多孔性 氧还原反应 金属 化学工程 纳米技术 电极 还原(数学) 多孔介质 氧气 化学 电化学 物理化学 有机化学 复合材料 几何学 工程类 冶金 数学
作者
Guangbo Chen,Ruihu Lu,Chenzhao Li,Jianmin Yu,Xiaodong Li,Lingmei Ni,Qi Zhang,Guangqi Zhu,Shengwen Liu,Jiaxu Zhang,Ulrike I. Kramm,Yan Zhao,Gang Wu,Jian Xie,Xinliang Feng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (32) 被引量:123
标识
DOI:10.1002/adma.202300907
摘要

Iron-nitrogen-carbon (FeNC) materials have emerged as a promising alternative to platinum-group metals for catalyzing the oxygen reduction reaction (ORR) in proton-exchange-membrane fuel cells. However, their low intrinsic activity and stability are major impediments. Herein, an FeN-C electrocatalyst with dense FeN4 sites on hierarchically porous carbons with highly curved surfaces (denoted as FeN4 -hcC) is reported. The FeN4 -hcC catalyst displays exceptional ORR activity in acidic media, with a high half-wave potential of 0.85 V (versus reversible hydrogen electrode) in 0.5 m H2 SO4 . When integrated into a membrane electrode assembly, the corresponding cathode displays a high maximum peak power density of 0.592 W cm-2 and demonstrates operating durability over 30 000 cycles under harsh H2 /air conditions, outperforming previously reported Fe-NC electrocatalysts. These experimental and theoretical studies suggest that the curved carbon support fine-tunes the local coordination environment, lowers the energies of the Fe d-band centers, and inhibits the adsorption of oxygenated species, which can enhance the ORR activity and stability. This work provides new insight into the carbon nanostructure-activity correlation for ORR catalysis. It also offers a new approach to designing advanced single-metal-site catalysts 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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1秒前
思源应助虞头星星采纳,获得10
1秒前
香菜兔子发布了新的文献求助10
1秒前
酷波er应助Karma采纳,获得10
1秒前
赘婿应助江舟添盛望采纳,获得10
2秒前
玄天明月完成签到 ,获得积分10
2秒前
闹心发布了新的文献求助10
3秒前
我是老大应助LHH采纳,获得10
3秒前
3秒前
HH完成签到 ,获得积分10
3秒前
科目三应助年轻的丹亦采纳,获得10
4秒前
志不可移发布了新的文献求助10
4秒前
火星上夜云完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
阝火火发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
科研通AI6应助CAO采纳,获得10
7秒前
tttt9999完成签到,获得积分10
7秒前
洛神完成签到,获得积分10
8秒前
肉脸小鱼完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
科研OCD完成签到,获得积分10
8秒前
dynamoo举报Jaystar求助涉嫌违规
8秒前
susu发布了新的文献求助10
8秒前
hetao发布了新的文献求助10
9秒前
星星之火发布了新的文献求助10
9秒前
呜呜呜完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
wanci应助莫三颜采纳,获得10
10秒前
polofly完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
南笛完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
南边的海发布了新的文献求助10
12秒前
lalaland发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
郝耀东发布了新的文献求助10
14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
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 1500
Architectural Corrosion and Critical Infrastructure 1000
Early Devonian echinoderms from Victoria (Rhombifera, Blastoidea and Ophiocistioidea) 1000
Research Handbook on Corporate Governance in China 800
2025-2031年中国中低通量测序仪行业市场深度研究及投资策略研究报告 500
translating meaning 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4904710
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4182904
关于积分的说明 12987341
捐赠科研通 3948840
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2165715
邀请新用户注册赠送积分活动 1184157
关于科研通互助平台的介绍 1090548