网站地图关于合作招聘帮助会员中心

热线：400-152-6858

测试狗科研服务

预存定制

登录

|

注册

Document

当前位置：文库百科 › 文章详情

清华大学王定胜团队，最新Angew.！

来源：时间：2023-06-13 16:48:29 浏览：1058次

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

通讯作者：王定胜副教授

通讯单位：清华大学

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

研究背景

具有单原子Fe-N₄构型的Fe-N-C催化剂表现出优异的氧还原反应（ORR）活性，但是质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的固有活性有限，耐久性不理想，严重制约了其实际应用。基于此，清华大学王定胜副教授（通讯作者）等人报道了一种“预约束”策略，将[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分别作为Co₄和Fe₁金属前体，实现了钴金属原子簇（Co₄ ACs）修饰的Fe-N₄ SACs共嵌在N掺杂碳基体（Co₄/Fe₁@NC）上。mbm的螯合有机配体与Co₄金属中心表现出很强的螯合作用，可有效地防止Co随机分散体的形成和后续热解过程中Co₄ ACs聚集成大纳米颗粒。

文章要点

1、所制备的Co₄/Fe₁@NC催化剂在0.5 M H₂SO₄中表现出0.835 V的半波电位（E_1/2），比Fe₁@NC（0.785 V）、商用Pt/C（0.814 V）和许多其他PGM-free催化剂更高。通过密度泛函理论（DFT）计算发现，在Fe-N₄位点周围构建相邻Co₄ ACs结构的优点，由于Fe-N₄位点的d轨道电子结构的调制，极大降低了ORR的热力学势垒。

2、Co₄/Fe₁@NC催化剂具有优异的H₂-O₂燃料电池性能，峰值功率密度为840 mW/cm²，在PEMFCs中具有非常广阔的应用前景。实验和理论结果都证明，Fe₄ ACs的引入也能提高Fe-N₄的ORR活性，促进ORR动力学过程，但Fe₄/Fe₁@NC体系的ORR性能不如Co₄/Fe₁@NC体系。