天津工业大学刘前、Xiao, Ningru等2024年最新成果：硫掺杂触发Fe-N-C负载超低Pt负载电催化剂异质界面的电荷再分布，实现高效氧还原
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
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Sulfur doping triggers charge redistribution at the heterointerface of Fe-N-C supported ultralow-Pt-loading electrocatalysts for efficient oxygen reduction
Liu Q.; Zhang C.; Ren M.; Wang J.; Feng L.; Wang Y.; Liu C.; Xiao N.; Zhang H.
Published：2024-07-05
DOI：10.1016/j.colsurfa.2024.134055
研究背景
在清洁能源技术的普及过程中，开发低铂负载电催化剂以提高氧还原反应（ORR）活性变得尤为重要。然而，目前研究领域存在一个问题，即如何有效优化碳载铂基电催化剂的电子结构和固有活性，以减少铂的使用量。
研究内容
一项最新研究发现，通过巧妙选择硫掺杂的Fe-N-C（Fe-NS-C）作为支撑材料，构建了一个新颖的Pt/Fe-N-C异质界面，并开发了一种超低铂负载（1.51 wt%）的混合电催化剂（称为Pt@Fe-NS-C）。硫的掺杂触发了异质界面处的电荷重分布，减少了从铂到Fe-NS-C的电子转移，促进了铂周围的电子密度，并提高了对ORR的电催化性能。相比之下，未进行硫掺杂的Pt@Fe-N-C电催化剂是电子亏缺的，不利于活化O₂，导致ORR活性较差。使用Pt@Fe-NS-C作为阴极催化剂组装的锌空气电池表现出较大的峰值功率密度和806.7 mAh g<sup>−1</sup><sub>Zn</sub>的比容量。
研究意义
这项研究为优化电子结构的混合或支撑电催化剂的异质界面提供了一种有效途径，从而推动了先进电催化技术的发展。这一创新点有望在清洁能源领域发挥重要作用，为减少铂使用量、提高电催化性能做出贡献。
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