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軌道雜化調節過渡金屬的電子結構和表面化學吸附特性對于促進質子交換膜燃料電池（PEMFC）中的氧還原反應（ORR）具有重要意義。

近日，北京理工大學Wenxiu Yang，Bo Wang開發了一種核殼類紅毛丹納米碳催化劑（FeAl-RNC），其具有來自金屬有機骨架（MOF）材料的原子分散的Fe-Al原子對。

文章要點

1）實驗和理論結果表明，Al 和 Fe 之間的強 p?d 軌道雜化導致不對稱電子分布，氧中間體的吸附強度適中，從而增強了內在的 ORR 活性。

2）此外，FeAl-RNC的核殼紅毛丹結構具有豐富的微孔和大孔，可以提高PEMFC中活性位點的密度、穩定性和傳輸途徑。

3）基于FeAl-RNC的質子交換膜燃料電池具有良好的活性(0.9V時為68.4mA cm^?2)、較高的峰值功率(1.05W cm^?2)和良好的穩定性，在H₂?O₂條件下0.7 V下100 h的電流損失僅為7%。

參考文獻

Yarong Liu, et al, Efficient Proton-exchange Membrane Fuel Cell Performance of Atomic Fe Sites via p?d Hybridization with Al Dopants, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c01598

https://doi.org/10.1021/jacs.4c01598