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清華大學(xué)王定勝團(tuán)隊(duì),最新Angew.!
來源: 時間:2023-06-13 16:48:29 瀏覽:1428次

第一作者: Ali Han、Wenming Sun、Xin Wan和Dandan Cai

通訊作者:王定勝副教授

通訊單位:清華大學(xué)

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202303185




研究背景

具有單原子Fe-N4構(gòu)型的Fe-N-C催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)(ORR)活性,但是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)的固有活性有限,耐久性不理想,嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用?;诖?,清華大學(xué)王定勝副教授(通訊作者)等人報(bào)道了一種“預(yù)約束”策略,將[Co4(mbm)4Cl4(CH4OH)4](bm=1H-苯并[d]米唑-2-甲基醇酸酯和mbm=1-Mebm)分子簇(MCs)和Fe(acac)3分別作為Co4和Fe1金屬前體,實(shí)現(xiàn)了鈷金屬原子簇(Co4 ACs)修飾的Fe-N4 SACs共嵌在N摻雜碳基體(Co4/Fe1@NC)上。mbm的螯合有機(jī)配體與Co4金屬中心表現(xiàn)出很強(qiáng)的螯合作用,可有效地防止Co隨機(jī)分散體的形成和后續(xù)熱解過程中Co4 ACs聚集成大納米顆粒。




文章要點(diǎn)

1、所制備的Co4/Fe1@NC催化劑在0.5 M H2SO4中表現(xiàn)出0.835 V的半波電位(E1/2),比Fe1@NC(0.785 V)、商用Pt/C(0.814 V)和許多其他PGM-free催化劑更高。通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算發(fā)現(xiàn),在Fe-N4位點(diǎn)周圍構(gòu)建相鄰Co4 ACs結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),由于Fe-N4位點(diǎn)的d軌道電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制,極大降低了ORR的熱力學(xué)勢壘。

2、Co4/Fe1@NC催化劑具有優(yōu)異的H2-O2燃料電池性能,峰值功率密度為840 mW/cm2,在PEMFCs中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果都證明,F(xiàn)e4 ACs的引入也能提高Fe-N4的ORR活性,促進(jìn)ORR動力學(xué)過程,但Fe4/Fe1@NC體系的ORR性能不如Co4/Fe1@NC體系。




圖文展示

圖1. Co4/Fe1@NC的合成示意圖

圖2. Co4/Fe1@NC的形貌和成分表征

 

圖3. Co4/Fe1@NC的結(jié)構(gòu)表征

圖4. Co4/Fe1@NC的半電池和H2-O2 PEMFCs性能

 

圖5.機(jī)理研究

評論 / 文明上網(wǎng)理性發(fā)言
12條評論
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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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