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2021-10-07
顆粒在線訊：低成本、高效的氧還原反應(yīng)(ORR)/析氧反應(yīng)(OER)雙功能電催化劑對(duì)于可充電鋅-空氣電池(ZABs)的應(yīng)用至關(guān)重要。單原子催化劑(SAC)具有高催化活性，但是大規(guī)模制備用于ZAB的SAC仍然具有挑戰(zhàn)性。
因此，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陸俊、Khalil Amine和華南理工大學(xué)彭新文等通過簡(jiǎn)單的路易斯酸預(yù)處理和碳化過程，在板狀木基多孔碳上原位形成單原子Fe-N-C催化劑(SAC-FeN-WPC)。
FeCl3能夠同時(shí)部分水解木材中的纖維素和半纖維素，不僅留下豐富的納米孔，而且在微通道中嵌入了大量的Fe3+離子。碳化后Fe3+在摻氮碳化木基碳上進(jìn)一步還原和穩(wěn)定。
所制備的單原子Fe-N-C催化劑負(fù)載木基多孔碳(SAC-FeN-WPC)直接用作自支撐電極材料，無需使用粘合劑和碳布。由于木質(zhì)碳基質(zhì)上的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和均勻分散的單原子，SAC-FeN-WPC具有顯著增強(qiáng)的ORR/OER反應(yīng)性
在1.0 M KOH溶液中，SAC-FeN-WPC的ORR半波電位為0.85 VRHE和OER過電位為400 mV(電流密度為10 mA cm-2)，電位差?E為0.78 VRHE的(?E=半波電位-過電位)。
以 SAC-FeN-WPC作為陰極的ZAB顯示出高功率密度(70.2 mW cm-2)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這種方法成功地將單原子Fe-N-C催化劑引入資源豐富的木材上，證明了一種具有成本效益和大規(guī)模制備SAC的有前景的策略。
Wood Carbon Based Single-Atom Catalyst for Rechargeable Zn-Air Batteries. ACS Energy Letters, 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01678
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