高可及Fe单原子ORR催化剂

全pH高效氧还原

利用蛋白质介导策略构建具有高度可及活性位点的铁单原子催化剂，在全pH范围内实现优异氧还原性能，尤其碱性介质中半波电位高达0.93 V。

Ji, Siqi · 刘天阳 · Leng, Leipeng · Liu, Hongxue · Zhang, Jiangwei · Zhang, Mingyang · Qian, Xu · Junfa, Zhu · 乔曼 · 王玉 · J. Hugh, Horton · 李智君

Applied Catalysis B: Environmental 2023

具体参数

半波电位（碱性）

{'zh': '0.93', 'en': '0.93'} V

半波电位（酸性）

{'zh': '0.84', 'en': '0.84'} V

峰值功率密度

{'zh': '275.1', 'en': '275.1'} mW cm⁻²

比容量

{'zh': '753.8', 'en': '753.8'} mAh g⁻¹

运行稳定性

{'zh': '250', 'en': '250'} h

技术优势

活性位点可及性高

蛋白质介导策略有效提升了铁单原子的分散度和可及性，优化了氧中间体的吸附/脱附，从而增强了本征活性。

全pH适用

独特的电子结构增强了电子/质子传输能力，使得催化剂在碱性、中性和酸性条件下均保持高ORR活性。

超长稳定性

在锌-空气电池中实现超过250小时的运行稳定性，具备实际应用潜力。

应用场景

• 析氢：该催化剂高效ORR性能可降低析氢耦合氧还原过程的能量损耗。
• 电催化：作为高效非贵金属催化剂，可替代铂用于多种电催化氧还原体系。
• 锂电池：用于锂-空气电池阴极侧，有效降低过电位，提升能量效率。
• 钙钛矿太阳能电池：可作为对电极催化剂，加速氧还原，提高光伏器件的填充因子。