La estructura de C-S-C promueve la eficacia de la reacción de ORR en sitios activos de Fe-N-C
Como catalizador para la reducción de oxígeno (ORR) en la pila de combustible y la batería de metal-aire determina la eficiencia de conversión de energía y el coste de la batería. Como un material de Fe-NC que se espera sustituya al tradicional catalizador de platino de metal precioso, La estructura compleja, cualitativa y cuantitativa de sus sitios activos ha sido un problema difícil para tales catalizadores de metales no preciosos.
El equipo de investigación del Instituto de Física y Química de Xinjiang, la Academia China de Ciencias, y el equipo de investigación de Thomas Wagberg de la Universidad de Umea en Suecia y Guo Shaojun, de la Universidad de Pekín, prepararon satisfactoriamente el centro de actividad catalítica Fe- Los resultados muestran que el Fe (superíndice 2 +), Fe (superíndice 2 +), Fe (superíndice 2 +), Fe (superíndice 2 +), Y la estructura de Fe-N está coordinada con N por el análisis de espectro de Mößbauer de 57Fe. Se demuestra además que el número de coordinación de N alrededor de Fe es 2 por espectro de absorción fina de rayos X (EXAFS) El contenido de FeN2 de la superficie de los compuestos se determinó cuantitativamente mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X. Los cálculos funcionales de densidad mostraron que bajo condiciones alcalinas, la adsorción de los intermedios O * y OH * era débil y La capacidad de transporte de electrones más fuerte, la estructura de FeN2 catalizó la actividad ORR superior a la estructura FeN4 convencional.
La estructura de la actividad FeN2 única en este estudio proporciona un modelo ideal para establecer la relación matemática entre el potencial de media onda (E1 / 2) y el número de sitios activos para la reacción ORR. Combinar la ecuación de Butler-Volmer para predecir el potencial catalítico Performance proporciona soporte teórico y prueba experimental de los resultados publicados en la "nano energía" (Nano Energy).
La estructura de CSC formada por la adición de heteroátomo en la vecindad de Fe-NC reduce la densidad de nubes de electrones de Fe cerca del centro activo debido a la electronegatividad de S, lo cual promueve además la adsorción de O2 al material y mejora adicionalmente el material La actividad ORR se catalizó en condiciones ácidas. Los resultados se publicaron en el International Journal of Applied Science (Angewandte Chemie International Edition).
