Zinc-Mediated Template Synthesis of Fe-N-C Electrocatalysts with Densely Accessible Fe-N Active Sites for Efficient Oxygen Reduction.

التخليق القالبي بتوسط الزنك لمحفزات Fe-N-C الكهربائية ذات المواقع النشطة Fe-N المتاحة بكثافة لاختزال الأكسجين بكفاءة.

Clicks: 449
ID: 81337
2020
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #14 of 80 articles by views in advanced materials (deerfield beach, fla)

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Owing to their earth abundance, high atom utilization, and excellent activity, single iron atoms dispersed on nitrogen-doped carbons (Fe-N-C) have emerged as appealing alternatives to noble-metal platinum (Pt) for catalyzing the oxygen reduction reaction (ORR). However, the ORR activity of current Fe-N-C is seriously limited by the low density and inferior exposure of active Fe-N species. Here, a novel zinc-mediated template synthesis strategy is demonstrated for constructing densely exposed Fe-N moieties on hierarchically porous carbon (SA-Fe-NHPC). During the thermal treatment of 2,6-diaminopyridine/ZnFe/SiO complex, the zinc prevents the formation of iron carbide nanoparticles and the SiO template promotes the generation of hierarchically pores for substantially improving the accessibility of Fe-N moieties after subsequent leaching. As a result, the SA-Fe-NHPC electrocatalysts exhibit an unprecedentedly high ORR activity with a half-wave potential (E ) of 0.93 V in a 0.1 m KOH aqueous solution, which outperforms those for Pt/C catalyst and state-of-the-art noble metal-free electrocatalysts. As the air electrode in zinc-air batteries, the SA-Fe-NHPC demonstrates a large peak power density of 266.4 mW cm and superior long-term stability. Therefore, the developed zinc-mediated template synthesis strategy for boosting the density and accessibility of Fe-N species paves a new avenue toward high-performance ORR electrocatalysts.
نظراً لوفرتها في القشرة الأرضية، وكفاءة الاستخدام العالية للذرات، ونشاطها الممتاز، برزت ذرات الحديد المفردة المشتتة على الكربون المشوب بالنيتروجين (Fe-N-C) كبدائل واعدة لفلز البلاتين (Pt) النبيل في تحفيز تفاعل اختزال الأكسجين (ORR). ومع ذلك، فإن نشاط محفزات Fe-N-C الحالية في تفاعل اختزال الأكسجين مقيد بشدة بانخفاض كثافة الأنواع الفعالة Fe-N وتدني تعرضها. نُقدم هنا استراتيجية مبتكرة للتخليق القوالبي بوساطة الزنك لبناء مجموعات Fe-N مكشوفة بكثافة على كربون مسامي متسلسل هرمياً (SA-Fe-NHPC). أثناء المعالجة الحرارية لمعقد 2,6-ثنائي أمينو بيريدين/ZnFe/SiO، يمنع الزنك تشكّل جسيمات كربيد الحديد النانوية، بينما يعزز قالب SiO توليد مسام متسلسلة هرمياً لتحسين إمكانية الوصول إلى مجموعات Fe-N بشكل جوهري عقب عملية النض اللاحقة. ونتيجة لذلك، تُظهر المحفزات الكهروكيميائية SA-Fe-NHPC نشاطاً فائقاً غير مسبوق في تفاعل اختزال الأكسجين مع جهد نصف موجة (E ) يبلغ 0.93 فولت في محلول مائي من KOH بتركيز 0.1 m، متفوقةً بذلك على محفز Pt/C وأحدث المحفزات الكهروكيميائية الخالية من الفلزات النبيلة. وعند استخدامها كقطب هواء في بطاريات الزنك-هواء، تُحقق SA-Fe-NHPC كثافة قدرة ذروية عالية تبلغ 266.4 mW cm واستقراراً متفوقاً طويل الأمد. وبناءً على ذلك، فإن استراتيجية التخليق القوالبي المطوّرة بوساطة الزنك لتعزيز كثافة أنواع Fe-N وإمكانية الوصول إليها تمهد طريقاً جديداً نحو تطوير محفزات كهروكيميائية عالية الأداء لتفاعل اختزال الأكسجين.
Reference Key
chen2020zincmediatedadvanced Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Chen, Guangbo;Liu, Pan;Liao, Zhongquan;Sun, Fanfei;He, Yanghua;Zhong, Haixia;Zhang, Tao;Zschech, Ehrenfried;Chen, Mingwei;Wu, Gang;Zhang, Jian;Feng, Xinliang;
Journal advanced materials (deerfield beach, fla)
Year 2020
DOI
10.1002/adma.201907399
URL
Keywords
oxygen reduction reaction zn-air batteries fe-n-c catalysts accessible active sites zinc-mediated synthesis

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.