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華科王帥/肖軍武Chem. Eng. J.：硫化鐵/氮化鎢異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面工程用于提高ORR活性

鉑族金屬(PGM)是低溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池和可充電金屬空氣電池的基準(zhǔn)催化劑，特別是在陰極的氧還原反應(yīng)(ORR)，但它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中成本高，并存在嚴(yán)重的聚集/分離問(wèn)題。

而第一排過(guò)渡金屬硫化物(TMS)是PGM的主要替代品，由于其能促進(jìn)穩(wěn)定氧分子的活化/裂解，并具有與最先進(jìn)的PGM催化劑相似的機(jī)理，因此引起了廣泛關(guān)注。

基于此，華中科技大學(xué)王帥和肖軍武等報(bào)道了一種離子遷移方法，用于構(gòu)建支撐在碳納米盒上的硫化鐵/氮化鎢異質(zhì)結(jié)構(gòu)，作為一種有效且穩(wěn)健的氧還原反應(yīng)電催化劑。

在硫化鐵上裝飾的氮化鎢誘導(dǎo)鐵位點(diǎn)的電子離域，從而降低從催化劑表面向吸附的氧分子提供電子的能量勢(shì)壘，以促進(jìn)電子/質(zhì)子轉(zhuǎn)移到吸附的氧分子中，從而提高催化活性，這通常被認(rèn)為是硫化物上的限速步驟。

該催化劑還極大地促進(jìn)了可逆的Fe²⁺/³⁺催化過(guò)程中的氧化還原轉(zhuǎn)變的耐久性能。因此，硫化鐵/氮化鎢異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑表現(xiàn)出比原始硫化鐵優(yōu)越得多的活性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

由所得異質(zhì)結(jié)構(gòu)空氣陰極驅(qū)動(dòng)的可充電鋅空氣電池可以穩(wěn)定運(yùn)行140小時(shí)，充放電電位間隙窄，伏打效率高。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)過(guò)渡金屬氮化物/硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了一種新的合成策略，并通過(guò)界面工程提供了對(duì)優(yōu)化電子配置的洞察。

Interface Engineering of Iron Sulfide/tungsten Nitride Heterostructure Catalyst for Boosting Oxygen Reduction Activity. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.133274

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/9cf0e5e5d5/

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