科技日?qǐng)?bào)訊 (記者王健高 實(shí)習(xí)記者宋迎迎 通訊員劉佳)近日，科技日?qǐng)?bào)記者從中國(guó)科學(xué)院生物能源與過(guò)程研究所獲悉，該研究所研究員梁漢璞帶領(lǐng)的能源材料與納米催化研究組通過(guò)一種簡(jiǎn)單的隔離錨定策略，制備了多孔氮摻雜碳負(fù)載的鐵單原子催化劑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《碳》雜志上。
據(jù)悉，因?yàn)榫哂胸S富的活性位點(diǎn)和超高的原子利用率，研究人員們對(duì)單原子催化劑進(jìn)行了廣泛的研究。然而，利用現(xiàn)有的原子層沉積、浸漬吸附和光沉積等策略合成的單原子催化劑，存在金屬原子分散性差、金屬與載體之間的相互作用弱等問(wèn)題，限制了單原子催化劑的氧還原催化性能。
梁漢璞介紹，科研團(tuán)隊(duì)利用D-葡萄糖、葡萄糖酸鋅和組氨酸來(lái)分散和錨定鐵原子。首先，通過(guò)組氨酸的咪唑基團(tuán)螯合Fe3+，實(shí)現(xiàn)金屬原子的初步錨定。其次，在水熱過(guò)程中，含有大量羥基的D-葡萄糖和葡萄糖酸鋅會(huì)在高溫高壓環(huán)境下與組氨酸中的羧基發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步分散金屬原子。最后，通過(guò)高溫?zé)峤馊コ\和多余有機(jī)物后，即可獲得具有豐富孔結(jié)構(gòu)的Fe1/NC催化劑。
研究發(fā)現(xiàn)，與商業(yè)鉑炭(Pt/C)催化劑和大多數(shù)報(bào)道的鐵單原子催化劑相比，通過(guò)該策略制備的Fe1/NC催化劑在堿性和酸性溶液中均表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原催化性能，具有較高的活性、較強(qiáng)的甲醇耐受性和良好的穩(wěn)定性。更重要的是，用Fe1/NC組裝的鋅空氣電池具有較高的功率密度，較大的放電比容量，以及優(yōu)異的穩(wěn)定性。此項(xiàng)工作對(duì)制備高效、穩(wěn)定的金屬—空氣電池氧還原催化劑具有重要意義。