科研团队开发隔离锚定策略原位合成铁单原子催化剂

admin 2019-10-24 阅读:
中国科学院生物能源与过程研究所获悉,该研究所研究员梁汉普领衔的能源材料与纳米催化研究组采用了简单的隔离锚定策略。制备了多孔掺氮碳载铁单原子催化剂。相关研究成果近日发表在《...

杏耀平台资讯,9月14日,记者从中国科学院生物能源与过程研究所获悉,该研究所研究员梁汉普领衔的能源材料与纳米催化研究组采用了简单的隔离锚定策略。制备了多孔掺氮碳载铁单原子催化剂。相关研究成果近日发表在《碳》杂志上。

据报道,单原子催化剂因其活性中心丰富、原子利用率高而得到广泛的研究。然而,使用现有的原子层沉积、浸渍吸附和光沉积策略合成的单原子催化剂,金属原子分散性差,金属与载体间相互作用弱,限制了单原子催化剂对氧还原的催化性能。

铁单原子催化剂
 

梁汉普介绍,该研究小组利用D—葡萄糖、葡萄糖酸锌和组氨酸来分散和锚定铁原子。首先,组氨酸的咪唑基团螯合Fe3+,实现金属原子的初始锚定。其次,在水热过程中,含有大量羟基的D—葡萄糖和葡萄糖酸锌在高温高压下与组氨酸的羧基反应,进一步分散金属原子。最后,通过高温热解除去锌和多余的有机物,得到具有丰富孔结构的Fe1/NC催化剂。

结果表明,与商业Pt/C催化剂和大多数报道的铁单原子催化剂相比,该方法制备的Fe1/NC催化剂在碱性和酸性溶液中均表现出优异的氧还原催化性能,并且具有较高的活性、较强的耐甲醇性和良好的稳定性。更重要的是,用Fe1/NC组装的锌空气电池有高功率密度、大放电比容量,以及优异的稳定性。项工作对制备高效稳定的金属—空气电池用氧还原催化剂具有重要意义。

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