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2021-10-07
颗粒在线讯：低成本、高效的氧还原反应(ORR)/析氧反应(OER)双功能电催化剂对于可充电锌-空气电池(ZABs)的应用至关重要。单原子催化剂(SAC)具有高催化活性，但是大规模制备用于ZAB的SAC仍然具有挑战性。
因此，阿贡国家实验室陆俊、Khalil Amine和华南理工大学彭新文等通过简单的路易斯酸预处理和碳化过程，在板状木基多孔碳上原位形成单原子Fe-N-C催化剂(SAC-FeN-WPC)。
FeCl3能够同时部分水解木材中的纤维素和半纤维素，不仅留下丰富的纳米孔，而且在微通道中嵌入了大量的Fe3+离子。碳化后Fe3+在掺氮碳化木基碳上进一步还原和稳定。
所制备的单原子Fe-N-C催化剂负载木基多孔碳(SAC-FeN-WPC)直接用作自支撑电极材料，无需使用粘合剂和碳布。由于木质碳基质上的分级多孔结构和均匀分散的单原子，SAC-FeN-WPC具有显著增强的ORR/OER反应性
在1.0 M KOH溶液中，SAC-FeN-WPC的ORR半波电位为0.85 VRHE和OER过电位为400 mV(电流密度为10 mA cm-2)，电位差∆E为0.78 VRHE的(∆E=半波电位-过电位)。
以 SAC-FeN-WPC作为阴极的ZAB显示出高功率密度(70.2 mW cm-2)和长期稳定性。这种方法成功地将单原子Fe-N-C催化剂引入资源丰富的木材上，证明了一种具有成本效益和大规模制备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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