調控單原子電催化劑的區域性自旋構型在促進氧還原反應(ORRs)方面具有廣闊的前景,但仍面臨缺乏有效手段的挑戰。 基於此,蘇州大學邵明旺教授、廖凡教授,常熟理工學院耿洪波教授(共同通訊作者)等本文合理設計並採用機械-熱磨法合成了由原子分散的PT和CO在氮摻雜碳上的二元原子催化劑(PTCO-NC)。
密度泛函理論(DFT)計算表明,原子分散CO的引入導致相鄰PT原子的自旋極化,從而優化了吸收的能量,降低了速率決定步驟的能量勢壘,從而加速了PTCO-NC的氧催化反應動力學。 因此,所構建的PTCO-NC催化劑具有優異的ORR效能,具有正半波電位(085 V)、高動態電流密度 (08 V 時為 83 mA cm-2)、低塔菲爾斜率 (85 mV dec) 和穩健的迴圈穩定性(>在鹼性介質中執行 170 小時後保留率為 90%)。
此外,以PTCO-NC為正極催化劑,PTCO-NC基鋅空氣電池的功率密度高達204 MW cm-2,具有優異的倍率容量和優異的耐久性。 本研究為提高氧還原反應活性提供了新的思路,並引領了可再生能源儲存和轉換系統高效催化劑的探索。
mechano-thermal milling synthesis of atomically dispersed platinum with spin polarization induced by cobalt atoms towards enhanced oxygen reduction reaction. nano energy,, doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107341.