以碳作為載體,具有氮配位金屬的雙原子催化劑能夠用于可充電鋅-空氣電池的ORR/OER催化劑,但是如何進一步改善這種雙原子催化劑受制于吸附劑演變機理(AEM)中的中間體結合能的標度關系的局限。通過激發晶格氧機理(LOM)能夠克服這個挑戰,但是由于金屬中心的嚴格配位環境缺少橋氧配位,因此難以實現LOM機理。
有鑒于此,哈爾濱工業大學韓杰才院士、宋波教授、徐平教授、蘇州大學鐘俊教授、內蒙古大學趙忠龍副教授、保羅謝勒研究所(PSI)/哈爾濱工業大學Jinzhen Huang等報道發現FeCo-N-C催化劑通過面外和面內結構重構,能夠調節雙原子催化劑的結構,形成軸向氧和橋氧,因此打開LOM路徑。
通過面外和面內的結構重構,得到的結構重構導致Fe-N化學鍵的長度減小,使得促進ORR反應過程,實現了一種具有前景的雙原子氧催化劑。
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使用這種催化劑組裝的可充電Zn-空氣電池能夠實現332 mW cm-2的峰值功率,而且在~720 h連續循環工作過程中未見性能衰減。
參考文獻
Hengqi Liu, Jinzhen Huang, Kun Feng, Rui Xiong, Shengyu Ma, Ran Wang, Qiang Fu, Moniba Rafique, Zhiguo Liu, Jiecai Han, Daxing Hua, Jiajie Li, Jun Zhong, Xianjie Wang, Zhonglong Zhao, Tai Yao, Sida Jiang, Ping Xu, Zhihua Zhang, Bo Song, Reconstructing the Coordination Environment of Fe/Co Dual-atom Sites towards Efficient Oxygen Electrocatalysis for Zn–Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202419595
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202419595