Fe0.8Zn0.2 Nanoparticles Wrapped in Mesoporous Nitrogen-Doped Carbon Layers as Electrocatalysts for an Efficient Oxygen Reduction Reaction
Fe0.8Zn0.2 Nanoparticles Wrapped in Mesoporous Nitrogen-Doped Carbon Layers as Electrocatalysts for an Efficient Oxygen Reduction Reaction
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包裹在介孔氮掺杂碳层中的 Fe0.8Zn0.2 纳米颗粒作为高效氧还原反应的电催化剂
DOI：
10.1021/acs.energyfuels.0c03069
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发表时间：
2020-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dawei Cao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Weigeng Ke;Jinyu Yang;Yuan Liu;Jie Chen;Xiang Deng;Mingming Chen;Dawei Cao
有效的氧还原反应（ORR）可以通过加速电子、离子、反应物和产物的运动来实现。在这里，我们制备了核-壳纳米杂化材料，其中Fe0.8Zn0.2纳米颗粒包裹在介孔氮掺杂碳层中（Fe0.8Zn0.2@MNC）。由于部分挥发，样品具有高孔隙率和电导率，这为电子，离子，反应物和产物提供了快速移动的通道。微量锌和铁金属的偶联作用有利于提高催化剂活性。结果表明，所制备的Fe 0. 8 Zn 0. 2@MNC催化剂在碱性介质中通过四电子转移过程具有较高的ORR活性。此外，Fe0.8Zn0.2@MNC的起始电位和Tafel斜率分别达到0.965 V（vsRHE）和59.3 mV dec-1，优于20%Pt/C的起始电位和Tafel斜率（0.943 V（vsRHE）和75.1 mV dec-1）。在耐久性测试后，Fe 0.8Zn 0.2@MNC仅显示出3 mV的半波电位负移，这远低于20%Pt/C的8 mV。
An efficient oxygen reduction reaction (ORR) can be achieved by accelerating the movement of electrons, ions, reactants, and products. Here, we prepared core–shell nanohybrids with Fe0.8Zn0.2nanoparticles wrapped in mesoporous nitrogen-doped carbon layers (Fe0.8Zn0.2@MNC). Due to partial volatilization, the sample has high porosity and conductivity, which provides fast-moving channels for electrons, ions, reactants, and products. The coupling effect of trace zinc and iron metal is beneficial to improve the catalyst activity. The results showed that the prepared Fe0.8Zn0.2@MNC catalyst has an advanced ORR activity through a four-electron transfer process in an alkaline medium. Moreover, the onset potential and the Tafel slope of Fe0.8Zn0.2@MNC can reach 0.965 V (vs reversible hydrogen electrode (RHE)) and 59.3 mV dec–1, respectively, which are better than those for 20% Pt/C (0.943 V (vs RHE) and 75.1 mV dec–1). After durability tests, Fe0.8Zn0.2@MNC only shows a 3 mV negative shift of half-wave potential, which is much lower than 8 mV for 20% Pt/C.
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