原子分散した鉄‐窒素種を利用した酸素進化反応および還元反応のための二機能触媒

概要 非貴金属材料を高効率、経済的かつ耐久性のある二機能触媒として酸素進化反応および還元反応 (OER/ORR) に用いるための合理的設計は、リチャージ可能な金属空気電池にとって現在の重要な障害です。NおよびS共同装飾された階層的炭素層上でのFe‐Nx種の原子分散を実現するためにSを含む新しい経路が開発され、これにより初めて単原子の二機能OER/ORR触媒が得られました。豊富に存在する原子分散したFe‐Nx種は、触媒活性が非常に高く、階層構造が活性部位の機会を増やし、電気伝導性が大幅に向上しています。得られた電極触媒は、ORRに対してより高い制限電流密度とより正の半波電位を示し、アルカリ条件下でOERの過電圧は低くなっています。さらに、このハイブリッド触媒を含むリチャージ可能なZn‐空気電池デバイスは、Pt/C触媒と比較して優れた性能を発揮します。この研究は、可逆エネルギー貯蔵および変換デバイスのための高度な二機能触媒を設計する新しい道を開くでしょう。