近期,青岛能源所梁汉璞研究员带领的能源材料与纳米催化研究组通过一种简单的隔离锚定策略,制备了多孔氮掺杂碳负载的铁单原子催化剂(Fe1/NC,图1)。该方法利用D-葡萄糖、葡萄糖酸锌和组氨酸来分散和锚定铁原子。首先,通过组氨酸的咪唑基团螯合Fe3+,实现金属原子的初步锚定。其次,在水热过程中,含有大量羟基的D-葡萄糖和葡萄糖酸锌会在高温高压环境下与组氨酸中的羧基发生反应,进一步分散金属原子。最后,通过高温热解去除锌和多余有机物后,即可得具有丰富孔结构的Fe1/NC催化剂。研究发现,与商业Pt/C催化剂和大多数报道的铁单原子催化剂相比,通过该策略制备的Fe1/NC催化剂在碱性和酸性溶液中均表现出优异的氧还原催化性能,其具有较高的活性、较强的甲醇耐受性和良好的稳定性。更重要的是,用Fe1/NC组装的锌空气电池具有较高的功率密度(164 mW cmˉ2),较大的放电比容量为769.0 mA h gZnˉ1,以及超过300 h的优异稳定性。这项工作对制备高效、稳定的金属-空气电池氧还原催化剂具有重要的意义。
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