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電化學析氧反應(OER)、氧還原反應(ORR)和氮還原反應(NRR)是解決能源危機、實現可再生能源轉化的有效手段。構建合適的催化劑可以通過降低整體反應能壘和抑制副反應來提高轉化效率和反應選擇性。其中，三原子催化劑(TACs)不僅具有更高的金屬原子載量，而且具有電子結構可調性。然而，由于三原子催化劑合成的困難和復雜的原子構型，TAC的研究仍處于初級階段，并且三種不同金屬原子之間的協同效應尚不清楚。

基于此，哈爾濱工業大學(深圳)邱華軍、李鍇鍇和上海交通大學Kolan Madhav Reddy等通過對金屬-有機框架材料(MOF)前驅體進行熱解，成功制備出手風琴結構的三重單原子ZnCoFe-N-C TAC催化劑。

實驗結果表明，所制備的ZnCoFe-N-C TAC催化劑的ORR半波電位(E_1/2)為0.878 V，比商業Pt/C高28 mV，并且其能夠在0.65 V下連續運行50小時，且電流密度維持在6 mA cm^?2保持不變；對于OER，ZnCoFe-N-C TAC在10 mA cm^-2電流密度下的過電位低至370 mV，Tafel斜率為82.9 mV dec^-1，并且其在1.6 V下連續運行25個小時而沒有發生明顯的活性下降，表明ZnCoFe-N-C TAC具有優異的ORR和OER穩定性。

密度泛函理論(DFT)計算表明，ZnCoFe-N-C TAC催化劑上過渡金屬原子和配位氮原子之間具有明顯的電子轉移，并且該催化劑的d帶中心向費米能級方向移動，減少了反鍵軌道上的電子填充，從而促進H*、OH*和OOH*反應中間體在催化劑表面的吸附，這有助于提升ZnCoFe-N-C TAC的ORR和OER的活性。

此外，利用ZnCoFe-N-C TAC組裝的Zn-空氣電池具有高比容量(液態: 931.8 Wh hkg_Zn^?1)、功率密度(液態: 137.8 mW cm^?2；全固態: 107.9 mW cm^?2)和良好的循環穩定性，優于Pt/C-IrO₂基Zn-空氣電池。總之，該項工作為合理設計M?N?C基催化劑中的三金屬活性中心提供了一種有效的途徑，并且為多元SAC的設計提供了指導。

Revealing Atomic Configuration and Synergistic Interaction of Single-Atom-Based Zn-Co-Fe Trimetallic Sites for Enhancing Oxygen Reduction and Evolution Reactions. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202300612

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Small：Zn-Co-Fe單原子活性大，三金屬協同作用有效增強催化ORR和OER

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