中国化学会第32届学术年会
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Mn-N4氧还原电催化剂:活性位点的原位同步辐射X射线吸收谱及高性能锌-空气电池的研究
韩旭 刘军枫*

分会

第四十二分会:纳米材料的合成与组装

摘要

在碱性条件下开发廉价和高效的非贵金属氧还原反应(ORR)催化剂来代替Pt贵金属是能源领域至关重要的课题。本文制备了在碱性条件下ORR反应半波电势(E1/2)高达0.91 V的MnNC单原子电催化剂,并采用原位同步辐射X射线吸收谱研究了Mn单原子催化剂中单分散Mn-N4位点的动态原子结构变化。结果表明,低价的MnL+-N4位点是ORR反应过程中的活性位点。密度泛函理论计算表明,从MnL+-N4位点到吸附的*OH基团的快速电子转移是提高其电催化性能的关键步骤。当将该Mn-N4催化剂材料作为锌-空气电池的阴极材料时,其表现出高功率密度(220 mW cm-2@0.74 V)和优异的耐久性,证明了其在实际应用中的潜力。

关键词

单原子催化剂;ORR;原位同步辐射X射线吸收;锌-空气电池

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