Cu-O-Fe团簇耦合单原子催化剂

双功能氧电催化 领先水平

原子级CuOFe团簇与Fe单原子位点协同，通过质子转移通路同时提升ORR和OER动力学。

Zhu, Enze · Zheng, Tianle · 于杰 · Shi, Chaoyang · Linxiang, Zhou · Haodong, Jin · Yang, Jirong · Guangtao, Luo · Danyang, Wei · 杨喜昆 · 徐明丽

Energy Storage Materials 2024

具体参数

ORR半波电位

{'zh': '0.92', 'en': '0.92'} V

氧过电位间隙

{'zh': '0.61', 'en': '0.61'} V

技术优势

ORR半波电位高达0.92 V

得益于CuOFe团簇对Fe单原子位点电子结构的调制，优化了氧吸附能并降低了ORR能垒。

双功能氧过电位间隙仅0.61 V

极低的ORR/OER过电位差，表明催化剂具有优异的双功能活性，有利于可逆氧电极应用。

构建质子转移通路加速动力学

团簇与单原子位点协同吸附含氧中间体与H₂O分子形成氢键，提供高效质子传输通道。

促进OH*脱附，弱化Fe-O键

CuOFe团簇使Fe-O键在ORR最后一步发生伸长，降低OH*脱附能垒，加速反应。

应用场景

• 锌空气电池：替代贵金属催化剂，提升锌空气电池充放电效率和循环寿命。
• 金属空气电池：作为双功能空气阴极催化剂，降低金属空气电池的能量损耗。
• 燃料电池：提供高效ORR活性，降低燃料电池阴极过电位。