何興權(quán)教授團隊在高性能氧電催化三原子催化劑研究方面取得新成果
近日，化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院何興權(quán)教授團隊在國際頂級化學(xué)期刊《Angewandte Chemie》（德國應(yīng)用化學(xué)）上發(fā)表題為“Atomically Dispersed Fe2 and Ni Sites for Efficient and Durable Oxygen Electrocatalysis”（用于有效且耐久氧電催化的原子級分散的鐵對位點和鎳位點）的研究性文章，化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院博士生楊桂圓為論文第一作者，何興權(quán)教授、吉林大學(xué)張偉教授、美國新澤西州立羅格斯大學(xué)Tewodros (Teddy) Asefa教授為論文共同通訊作者。
開發(fā)用于氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）的高活性且耐用的非貴金屬電催化劑，對于可充電金屬-空氣電池和可再生燃料電池的商業(yè)化具有十分重要的意義。原子級分散的金屬-氮-碳（M-N-C）材料因其對上述兩種反應(yīng)獨特的催化活性而備受關(guān)注。
成果通過三聚氰胺-三聚氰酸鹽衍生的中空氮摻雜碳微球（N-HCMs）與過渡金屬（Fe2+、Ni2+）配位的四吡啶基卟啉的共組裝及其在惰性氣體保護條件下的熱解，制備出了一種新型的包含F(xiàn)e-Fe和Ni位點（或Fe2-N6和Ni-N4）配位于中空氮摻雜碳微球的三原子催化劑（Fe2/Ni-N-HCMs）。該催化劑具有優(yōu)異的氧還原反應(yīng)（ORR）與析氧反應(yīng)（OER）電催化活性和優(yōu)異的長期操作穩(wěn)定性。理論計算結(jié)合原位電化學(xué)紅外光譜測試表明：Fe2-N6中心作為ORR和OER的活性位點，Ni-N4位點優(yōu)化了成對Fe位點的d-帶中心，因此協(xié)同增強了氧電催化反應(yīng)活性。利用Fe2/Ni-N-HCMs作為空氣催化劑組裝的鋅-空氣電池（ZAB）具有超高的開路電壓（1.645 V）、能量密度（914.2 Wh kgZn-1）和優(yōu)異的充放電循環(huán)穩(wěn)定性（650 h）。在可充電鋅-空氣電池和其他相關(guān)應(yīng)用中，這種三原子催化劑是一種可替代貴金屬Pt-和Ru-基催化劑的很有前途的高效氧電催化劑。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421168
（供稿：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 撰稿：何興權(quán) 初審：王天奇 復(fù)審：唐慧宇 終審：于英煥）
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