AM：锌空气电池中氧双功能活性增强的单原子铁位点的电子结构设计

湘湘

2022-12-19

可充电锌空气电池通常需要高效、耐用且廉价的双功能电催化剂来支持氧还原/析氧反应(ORR/OER)。然而，必须解决缓慢的动力学和质量传输的挑战，并提高这些催化剂的性能。

西安交通大学Cheng He和东北石油大学Zhijun Li等开发了一种策略来制造由负载在介孔氮掺杂碳载体(Fe SAs/NC)上的原子分散的铁原子组成的催化剂，该催化剂具有可接近的金属位点和优化的电子金属-载体相互作用。

本文要点：

（1）

实验结果和理论计算都表明，金属活性中心的工程电子结构可以调节铁中心的电荷分布，从而优化含氧中间体的吸附/脱附。含有Fe₁N₄O₁位点的Fe SAs/NC在整个pH范围内实现了显著的ORR活性，在碱性、酸性和中性电解质中的半波电位分别为0.93 V、0.83 V和0.75 V(相对于可逆氢电极)。此外，在碱性条件下，OER在10mA cm^-2下表现出320 mV的低过电位。Fe SAs/NC组装的锌空气电池在峰值功率密度、比容量和循环稳定性方面表现出优于Pt/C+RuO₂组装的锌空气电池的性能。

（2）

这些发现证明了金属位点的电子结构工程在指导催化活性中的重要性。

参考文献:

Li, Z., Ji, S., Xu, C., Leng, L., Liu, H., Horton, J.H., Du, L., Gao, J., He, C., Qi, X., Xu, Q. and Zhu, J. (2022), Engineering the Electronic Structure of Single Atom Iron Sites with Boosted Oxygen Bifunctional Activity for Zinc-Air Batteries. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2209644.

DOI: 10.1002/adma.202209644

https://doi.org/10.1002/adma.202209644