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Fe–N–C催化劑是有效的無鉑族金屬氧還原催化劑，但它們存在活性金屬位點密度低和活性-穩定性權衡的問題。在這里，紐約州立大學Wu Gang、阿貢實驗室Deborah J. Myers、印第安納大學與普渡大學印第安納波里斯聯合分校Xie Jian、匹茲堡大學Wang Guofeng報道了一種Fe–N–C催化劑，該催化劑通過在熱活化過程中向傳統惰性氣氛中添加適量的H₂來制備的。

本文要點：

1) H₂的存在顯著增加了FeN₄位點的總密度，抑制了不穩定的吡咯-N配位S1位點，并有利于縮短Fe–N鍵長，并穩定吡啶-N配位S2位點。穩定的S2位點排列在石墨化良好的碳層中，而S1位點存在于石墨化程度較低的碳中。

2) H₂可以在熱解過程中去除不穩定的S1位點并保留穩定的S2位點，以打破活性-穩定性權衡。膜電極組件中的Fe–N–C催化劑經過??30000次電壓循環后，在0.8 V時具有67 mA cm^-2的電流密度。

參考文獻：

Yachao Zeng et.al Tuning the thermal activation atmosphere breaks the activity–stability trade-off of Fe–N–C oxygen reduction fuel cell catalysts Nature Catalysis 2023

DOI: 10.1038/s41929-023-01062-8

https://doi.org/10.1038/s41929-023-01062-8