Nano Lett.：碳纳米线上高度分散的铈原子作为锌-空气电池氧还原反应的电催化剂
兔兔
高效的无贵金属氧还原反应电催化剂是降低燃料电池和金属-空气电池成本的关键。有鉴于此，香港科技大学霍英东研究院Minhua Shao、华盛顿州立大学Yuehe Lin和中科院金属研究所刘畅研究员等人提出了一种单原子Ce–N–C催化剂（SACe–N/PC），由原子分散的Ce锚定在N掺杂多孔碳纳米线上，以提高ORR。
本文要点：
1）合成过程包括表面活性剂模板诱导聚吡咯纳米线，电负性N原子吸附聚吡咯纳米线上的Ce3+/Li+和高温热解。原子分辨率的DF-STEM成像和XAS表征表明，SACe-N/PC富含丰富的单原子Ce位点。
2）这种催化剂的铈含量为8.55 wt％，并显示出高的ORR活性，在碱性介质中的半波电势为0.88 V，在酸性电解质中的半波电势为0.75V。这种良好的ORR性能可与被广泛研究的Fe-N-C催化剂相媲美，这使其在铂替代品方面具有很大的前景。
3）此外，DFT计算表明，原子分散的Ce与吸附的羟基物质（OH）可以通过降低反应路径中电位决定步骤（*OH解吸）的能垒来促进ORR。最终，以SACe-N/PC为氧电极组装的锌空气电池显示了良好的催化活性和稳定性。
这项工作为开发在能源领域应用的高性能单原子催化剂提供了一个新的视角。
Jin-Cheng Li et al. Highly Dispersive Cerium Atoms on Carbon Nanowires as Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts for Zn–Air Batteries. Nano Lett. 2021.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01493.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01493