M-N-C催化劑的MNx位點能夠產生具有前景的電催化活性,但是如何選擇性的合成設計具有特定配位環境的MNx位點仍然是個巨大挑戰。
有鑒于此,中國科學院山西煤炭化學研究所Xi Yin、丁瑞敏副研究員、Lifang Chen、清華大學甘霖副研究員等報道通過犧牲堿金屬(AM=Li, Na, K)形成金屬空位-Nx碳(AM-MVNx-C)模板,在溶液相反應過程,在Co-N-C催化劑形成CoN4位點。
本文要點:
(1)
基于MNx位點的M嵌入能作為形成MNx位點的概率權重函數,并且預測堿金屬有助于產生MVN4位點。
(2)
通過Co2+離子與AM-MVNx-C模板配位,合成了CoN4位點的Co-N-C催化劑,這個催化劑在陰離子交換膜燃料電池中表現優異的ORR性能。
這項研究結果表明統計熱力學(statistical thermodynamics)對于研究形成MNx位點的重要性,為理性設計結構確定MNx位點M-N-C電催化劑提供可能。
參考文獻
Mengxue Huang, Xuya Zhu, Wenwen Shi, Qianqian Qin, Jie Yang, Shanshan Liu, Lifang Chen, Ruimin Ding, Lin Gan, Xi Yin, Manipulating the coordination dice: Alkali metals directed synthesis of Co-N-C catalysts with CoN4 sites, Sci. Adv. 2025 11, eads6658
DOI: 10.1126/sciadv.ads6658
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads6658