高活性MOF基催化剂的设计和合成为促进动力学不利的氧还原反应(ORR)过程开辟了新的途径.本研究通过在ZIF-8前驱体表面涂覆二茂铁甲酸,然后进行两步炭化工艺,设计和制备了一种具有新型结构的高效电催化剂,以提高ORR性能.两步炭化过程对...高活性MOF基催化剂的设计和合成为促进动力学不利的氧还原反应(ORR)过程开辟了新的途径.本研究通过在ZIF-8前驱体表面涂覆二茂铁甲酸,然后进行两步炭化工艺,设计和制备了一种具有新型结构的高效电催化剂,以提高ORR性能.两步炭化过程对于将热解Fe_(3)C纳米颗粒封装到碳纳米管(CNTs)中以及将Fe单原子隔离到N掺杂碳(NC)基体上至关重要.此外,Fe元素的相对含量对优化催化剂的ORR性能至关重要.所制得Fe_(3)C@CNTs/NC-M催化剂结构先进,在碱性溶液中表现出良好的长期稳定性和电催化ORR性能,其半波电位和极限电流分别达到0.941 V和6.31 mA cm^(-2).此外,该电催化剂在甲醇溶液中具有较强的耐受性和良好的稳定性.Fe_(3)C@CNTs/NC-M锌空气电池(ZAB)具有1.525 V的开路电位,420 mA cm^(-2)时的峰值功率密度为348 mW cm^(-2),10 mA cm^(-2)时的最大容量为843 mA h g_(Zn)^(-1).因此,这种合成策略为构建具有有效和稳定的ORR性能的MOF基电催化材料提供了一条有效途径.展开更多
基金supported by Anhui Provincial Natural Science Foundation(1908085J10)the National Natural Science Foundation of China(21671004)+1 种基金the Institute of Energy,Hefei Comprehensive National Science Center(21KZS216)the Scientific Research Foundation for High-level Talents of Anhui University of Science and Technology(2022yjrc50)。
文摘高活性MOF基催化剂的设计和合成为促进动力学不利的氧还原反应(ORR)过程开辟了新的途径.本研究通过在ZIF-8前驱体表面涂覆二茂铁甲酸,然后进行两步炭化工艺,设计和制备了一种具有新型结构的高效电催化剂,以提高ORR性能.两步炭化过程对于将热解Fe_(3)C纳米颗粒封装到碳纳米管(CNTs)中以及将Fe单原子隔离到N掺杂碳(NC)基体上至关重要.此外,Fe元素的相对含量对优化催化剂的ORR性能至关重要.所制得Fe_(3)C@CNTs/NC-M催化剂结构先进,在碱性溶液中表现出良好的长期稳定性和电催化ORR性能,其半波电位和极限电流分别达到0.941 V和6.31 mA cm^(-2).此外,该电催化剂在甲醇溶液中具有较强的耐受性和良好的稳定性.Fe_(3)C@CNTs/NC-M锌空气电池(ZAB)具有1.525 V的开路电位,420 mA cm^(-2)时的峰值功率密度为348 mW cm^(-2),10 mA cm^(-2)时的最大容量为843 mA h g_(Zn)^(-1).因此,这种合成策略为构建具有有效和稳定的ORR性能的MOF基电催化材料提供了一条有效途径.
