吴宇恩课题组:具有铁单原子位点的共生拓扑缺陷用于增强电催化氧还原反应

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催化剂的X射线衍射图谱。（b）NC@ Fe ₁ 和TDNC@ Fe ₁ 催化剂的高分辨率N 1 s X射线光电子能谱。（c）石墨氮和吡啶氮的原子含量，以及石墨氮与吡啶氮的相对比例。（d）NC@ Fe ₁ 、TDNC@ Fe ₁ 和铁箔的Fe K边X射线吸收近边结构（XANES）光谱。（e）傅立叶变换扩展X射线吸收精细结构（FT-EXAFS）曲线。（f）NC@ Fe ₁ 、TDNC@ Fe ₁ 和铁箔的小波变换扩展X射线吸收精细结构（WT-EXAFS）。（g）NC@ Fe ₁ 和（h）TDNC@ Fe ₁ 在R空间的扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）拟合。

图3 催化剂在0.1 M KOH电解液中的电催化氧还原反应（ORR）性能及密度泛函理论（DFT）计算。（a）在转速为1600转/分钟的条件下，NC、TDNC、Pt/C、NC@ Fe ₁ 和TDNC@ Fe ₁ 催化剂在O ₂ 饱和的0.1 M KOH溶液中的线性扫描伏安（LSV）极化曲线。（b）TDNC@ Fe ₁ 、NC@ Fe ₁ 和Pt/C电催化剂在0.85 V时的半波电位（ E _1/2 ）和动力学电流密度（ J _k ），以及（c）Tafel斜率。（d）TDNC@ Fe ₁ 在不同旋转圆盘电极（RDE）转速下的LSV曲线（插图：相应的K−L曲线）。（e）TDNC@ Fe ₁ 样品在连续进行10000次电位循环前后的LSV曲线。（f）TDNC@ Fe ₁ 和Pt/C在约200秒时加入甲醇后的计时电流响应。（g）在平衡电位U = 1.23 V下，FeN ₄ 和TDNC@ Fe ₁ 的ORR自由能图，以及TDNC@ Fe ₁ 反应中间体的相应吸附构型（灰色、蓝色、紫色、红色和粉色球分别代表C、N、Fe、O和H原子）。（h）Fe的态密度。（i）FeN ₄ 和TDNC@ Fe ₁ 的电荷密度差图。

图4 锌空气电池性能。（a）组装好的锌空气电池（ZAB）示意图。（b）开路电压曲线，（c）50 mA/cm ² 电流密度下锌空气电池的比容量，以及（d）基于TDNC@ Fe ₁ 和Pt/C的锌空气电池的极化曲线和功率密度曲线。（e）不同电流密度下的倍率性能测试。（f）以TDNC@ Fe ₁ 为阴极的自制锌空气电池供电使发光二极管点亮的照片。（g）在10 mA/cm ² 电流密度下，由TDNC@ Fe ₁ +RuO ₂ 和Pt/C+RuO ₂ 催化的可充电锌空气电池的恒电流长期充放电曲线。

作者简介

高晓平

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