Undersøgelse afslører dynamisk adfærd af Cu-N-C enkeltatom-katalysator i elektrokatalyse

Atomisk dispergerede M-N-C (M refererer til overgangsmetaller) materialer betragtes som de mest lovende alternativer til de Pt-baserede ædelmetalkatalysatorer til elektrokemisk reduktion af oxygen (ORR). Imidlertid, de ægte aktive websteder i M-N-C forbliver stadig undvigende.

For nylig, et fælles forskerhold ledet af prof. ZHANG Tao, Prof. WANG Aiqin og prof. YANG Xiaofeng fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) syntetiserede en ensartet og veldefineret Cu-N-C enkeltatom-katalysator (Cu-N-C SAC), og afslørede den dynamiske adfærd for Cu-N-C SAC under ORR-processen.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society den 31. august. Prof. Li Jianfeng og prof. Tian Zhongqun fra Xiamen Universitet var også involveret i undersøgelsen.

Lokal koordinationsstruktur af SAC spiller en vigtig rolle i katalytisk ydeevne. Den aktive sitestruktur i SAC'er vil undergå dynamiske ændringer under reaktionen.

Forskerne udarbejdede en ensartet og veldefineret Cu-N ₄ SAC, der udviste en sammenlignelig alkalisk ORR-aktivitet med Pt/C. De fandt ud af, at den tilberedte Cu-N ₄ struktur i Cu-N ₄ SAC blev først omdannet til Cu-N ₃ struktur drevet af det anvendte potentiale, og derefter til HO-Cu-N ₂ struktur under reaktionsbetingelser.

"Disse resultater giver en ny vision for at forstå reaktionsmekanismen for M-N-C SAC'er samt en guide til det rationelle design af mere aktive SAC'er, "sagde prof. WANG Aiqin.