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AEM:电子增强工程助力Fe–N4原子位的PEMFC

日期: 来源:催化计收集编辑:学研汇



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降低贵金属Pt的使用量,同时提高Pt基ORR电催化剂的电催化氧还原反应(ORR)活性和稳定性,是实现燃料电池大规模应用的关键。

近日,中山大学宋树芹、Wang Yi报道了高效PEMFC的Fe–N4原子位电子增强工程。


本文要点
要点1. 作者通过均匀的Pt纳米颗粒(≈4.0 nm)和在有序介孔碳(OMC)表面上修饰的Fe–N4位点之间的强电子相互作用来减少Pt的使用,从而有效地提高ORR性能。密度泛函理论(DFT)计算表明,Pt和Fe–N4位点之间的强电子相互作用降低了Pt@Fe–N–OMC-2中Pt的d带中心,即比Pt@OMC的d带中心降低了0.21 eV,使其Pt位点上的O2吸附减弱和解吸加速。

要点2. 原位拉曼光谱表明,Fe–N4的引入促进了O–OH解离过程,并且有限元模拟表明,在OMC表面上修饰的Fe–N4位点可以加速ORR相关物种(O2、H+和H2O)的积累,而嵌入的Pt纳米颗粒表面电场和热场得到增强,这有助于提高ORR的电催化活性。

Kun Wang et.al Electronic Enhancement Engineering by Atomic Fe–N4 Sites for Highly-Efficient PEMFCs: Tailored Electric-Thermal Field on Pt Surface Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202204371

https://doi.org/10.1002/aenm.202204371

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