林跃河/李金成/武刚ACS Nano: 引入Cl原子,助力单原子金属-FeN4Cl位点高效催化ORR 2022年10月1日 上午4:11 • 顶刊 • 阅读 20 本文合成了一种Cl修饰的Fe-N-C SAC(FeN4Cl SAC)催化剂 Fe-N-C单原子金属位点催化剂(SAC)在质子交换膜燃料电池中替代Pt基催化剂进行氧还原反应(ORR)引起了极大的兴趣。如今,人们一直致力于调节金属单原子位点的电子结构以增强Fe-N-C SAC的催化活性(例如掺杂杂原子来调节Fe-Nx活性中心的电子结构)。然而,大多数策略利用的是与Fe-Nx衬底上的杂原子不受控制的远程相互作用,因此该效应可能无法精确控制近程协调相互作用。 基于此,华盛顿州立大学林跃河、李金成和纽约州立大学武刚等通过高温热解具有纳米限制氯化血红素的ZIF-8(一个Cl原子与单个Fe原子配位并且垂直于Fe-N4平面),合成了一种Cl修饰的Fe-N-C SAC(FeN4Cl SAC)催化剂。不同于以往报道的铁源和杂原子掺杂剂随机分散在前驱体中并在热解过程后形成不可控且复杂的杂原子掺杂Fe-Nx结构,氯化血红素分子限制在前体中将直接转化为原子FeN4Cl活性位点。 实验结果表明,通过Cl配位调节活性中心的电子结构,得到的FeN4Cl SAC表现出比普通Fe-N-C SAC更好的ORR活性和PEMFC性能。此外,密度泛函理论(DFT)计算以揭示FeN4Cl位点催化ORR性能增强的机制: 根据d带中心理论,Fe d-轨道在费米能级附近显示出更强的强度,表明在SAC的活性位点有更多的反应性;与FeN4-C SAC相比,FeN4Cl-C构型在费米能级附近具有最强的强度,可导致ORR活性增加。 Engineering Atomic Single Metal-FeN4Cl Sites with Enhanced Oxygen-Reduction Activity for High-Performance Proton Exchange Membrane Fuel Cells. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c06459 原创文章,作者:华算老司机,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2022/10/01/c245a9c192/ ACS Nano催化 赞 (0) 0 生成海报 相关推荐 诺奖得主最新发现!Nature子刊:智能隐形眼镜催生人工生化时代? 2024年3月25日 郭玉国/殷雅侠Nature子刊: 硼掺杂钠层状氧化物用于钠离子电池正极中可逆的氧氧化还原反应 2023年10月24日 电池顶刊集锦:鲁兵安、陶新永、王星辉、佘伟、姚亚刚、王浩、万厚钊、张世国、吴明铂、章炜等成果! 2023年10月8日 川大郑保战/杜娟Chem. Eng. J.: 蜂窝状磷掺杂镍/碳用于氧还原二电子过程 2023年10月18日 张锁江院士/张兰EEM:刚柔并济粘结剂,实现高性能硅负极! 2023年10月8日 黄小青&徐勇等合作,最新Nature Synthesis! 2023年11月20日