La structure C-S-C favorise l'efficacité de la réaction ORR dans les sites actifs Fe-N-C
En tant que technologie d'utilisation d'énergie durable, le catalyseur pour la réduction de l'oxygène (ORR) dans la pile à combustible et la batterie métal-air détermine l'efficacité de conversion d'énergie et le coût de la batterie. Comme matériau Fe-NC qui devrait remplacer le catalyseur traditionnel en platine platine, La structure complexe, qualitative et quantitative de ses sites actifs a été un problème difficile pour ces catalyseurs métalliques non précieux.
L'équipe de recherche de l'Institut de physique et de chimie du Xinjiang, l'Académie chinoise des sciences et l'équipe de recherche de Thomas Wagberg de l'Université Umea en Suède et Guo Shaojun, Université de Pékin, ont préparé avec succès la surface fonctionnalisée du centre d'activité catalytique Fe-NC par synthèse sandwich à modèle dur Les résultats montrent que le Fe (superpositif 2 +), le Fe (indice 2 +), le Fe (indice 2 +), le Fe (exposant 2 +), le Fe (exposant 2 +) et le Fe (indice 2 +) Et la structure de Fe-N est coordonnée avec N par l'analyse du spectre Mößbauer de 57Fe. Il est également prouvé que le nombre de coordination de N autour de Fe est 2 par spectre d'absorption fine de rayons X (EXAFS) La teneur en FeN2 de la surface des composites a été déterminée quantitativement par la spectroscopie de photoélectrons aux rayons X. Les calculs fonctionnels de densité ont montré que dans les conditions alcalines, l'adsorption des intermédiaires O * et OH * était faible et Une capacité de transport d'électrons plus forte, une activité ORR catalysée par une structure FeN2 supérieure à la structure FeN4 classique.
La structure d'activité unique de FeN2 dans cette étude fournit un modèle idéal pour établir la relation mathématique entre le potentiel demi-onde (E1 / 2) et le nombre de sites actifs pour la réaction ORR. Combinant l'équation Butler-Volmer pour prédire le catalyseur La performance fournit un soutien théorique et une preuve expérimentale des résultats publiés dans la "nano energy" (Nano Energy).
La structure CSC formée par l'ajout d'hétéroatome au voisinage de Fe-NC réduit la densité de nuage d'électrons de Fe près du centre actif en raison de l'électronégativité de S, ce qui favorise davantage l'adsorption d'O2 sur le matériau et améliore encore davantage le matériau L'activité ORR a été catalysée dans des conditions acides. Les résultats ont été publiés dans le International Journal of Applied Science (Angewandte Chemie International Edition).
