福大程年才AFM:局部几何畸变激发锌空电池原子分散的Zn-Nx位点的氧还原活性 2023年12月26日 上午9:57 • z, 顶刊 • 阅读 13 局部几何应变工程有助于调节氮配位过渡金属-碳催化剂的性能。然而,实现纳米级应变在技术上具有挑战性。此外,人们对应变度与性能之间的结构-性能关系仍然知之甚少。 在此,福州大学程年才团队通过DFT计算,预测几何弯曲可以有效地激活Zn-N4的本征ORR活性,这是由于几何弯曲将更多的电子从Zn转移到配体N上,导致Zn原子的三维轨道向费米能级正移动,从而促进了O2分子的吸附-还原过程。进而揭示了不饱和配位策略对Zn-ZIF水溶液形态和衍生化催化剂性能的影响。 此外,优化后的球形多孔碳催化剂(S-Zn-N-C-950)富含几何弯曲(25-50°)Zn-N4位点,具有优异的碱性ORR催化活性(Eonset = 1.0 V, E1/2= 0.89 V)和锌-空气电池性能(峰值功率密度为229.2 mW cm-2),优于大多数报道的Fe-N基ORR催化剂。 图1. 催化剂的理论预测 总之,该工作采用计算和实验方法证明了局部几何畸变在增强Zn-Nx基团ORR活性方面的主导作用。首先DFT预测,局部平面弯曲可以激活Zn原子的d轨道上移,从而优化吸附和解吸到氧中间态的强度,并获得比平面内Zn-N位更有利的ORR路径。 此外,该工作还提出一种低温不饱和配位策略制备表面富集几何弯曲(20-50°)Zn-N-C位的球形多孔碳催化剂进行验证。优化的催化剂(S-Zn-N-C-950)具有高活性的Zn-N-C位点、大的比表面积和丰富的孔隙结构,具有优异的碱性ORR活性(半波电位E1/2 = 0.89 V)和优异的锌-空气电池性能(峰值功率密度为229.2 mW cm-2)。重要的是,该工作通过DFT计算证明了当几何弯曲角度为30 ~ 45°时,Zn中心对周围N的电荷转移合适,对氧中间态的吸附强度适中,ORR活性最佳。 图2. 电池性能 Local Geometric Distortion to Stimulate Oxygen Reduction Activity of Atomically Dispersed Zn-Nx Sites for Zn–Air Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202311337 原创文章,作者:wdl,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/12/26/171bb5194d/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 Small:Pt单原子!Pt团簇!Pt纳米颗粒!帮助催化剂获得超高析氢反应质量活性! 2023年10月5日 重磅!于吉红院士团队,最新JACS! 2024年2月5日 吕来团队PNAS:高盐条件下新型催化剂助力水体自净化 2023年11月28日 哈佛李鑫AM:固态电池装置的快速动力学设计 2024年3月20日 支春义/何宏艳Angew: 双电子氧化还原化学实现高性能碘离子转换电池 2023年10月15日 ACS Nano:Cu原子层与CeO2的界面协同作用促进CO转化为乙酸盐 2023年10月6日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交