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研究概述
電催化劑在氧還原反應(ORR)和析氧反應(OER)中的雙功能活性不足是可充電金屬-空氣電池應用的主要障礙。
主要原因是ORR和OER相互制約,涉及相同的含氧中間體,表明了吸附能的比例限制。
基于此,2024年11月19日,中國科學院大學張天然助理教授/劉向峰教授、南京航空航天大學彭生杰教授在國際期刊Advanced Materials發表題為《Breaking the Mutual-Constraint of Bifunctional Oxygen Electrocatalysis via Direct O─O Coupling on High-Valence Ir Single-Atom on MnOx》的研究論文。
在此,研究人員報道了一種錨定在氧化錳(MnOx)上的高價銥單原子(IrSA雙功能催化劑(IrSA-MnOx,該催化劑在ORR和OER中顯示出獨立的路徑,即ORR的高價銥位點上相關的4e路徑,以及OER的新型化學活化協同機制,其中一種獨特的自發化學活化過程觸發了直接的O-O耦合。
因此,IrSA-MnOx具有優異的雙功能活性,在堿性溶液中,10 mA cm-2OER電位與ORR半波電位之間的電位差極低(0.635 V)。
本工作打破了比例限制,并為設計高效多功能的電催化劑提供了新途徑。
圖文解讀
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圖1:IrSA-MnOX的合成與表征
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圖2:原位和非原位XAFS和拉曼光譜測量
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圖3:IrSA-MnOx雙功能電催化劑的可充電鋅-空氣電池性能
文獻信息
Breaking the Mutual-Constraint of Bifunctional Oxygen Electrocatalysis via Direct O-O Coupling on High-Valence Ir Single-Atom on MnOx,?Advanced Materials,?2024.?

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