Fe-N4摻雜碳納米纖維可提升酸性水解OER性能

據Material Views網站報道：電dian催cui化hua水shui裂lie解jie製zhi取qu氫qing燃ran料liao作zuo為wei一yi種zhong環huan境jing友you好hao型xing的de製zhi氫qing技ji術shu

，具ju有you廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。對dui於yu水shui裂lie解jie製zhi氫qing而er言yan，在zai酸suan性xing電dian解jie質zhi中zhong的de電dian催cui化hua水shui裂lie解jie析xi氧yang（OER）性能往往不盡如人意，不能滿足質子交換膜水裂解器件商業化的需求。銥（Ir）和釕（Ru）等deng貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji被bei認ren為wei是shi目mu前qian兼jian具ju高gao性xing能neng和he高gao穩wen定ding性xing的de水shui裂lie解jie析xi氧yang電dian催cui化hua劑ji，但dan其qi高gao昂ang的de價jia格ge很hen大da程cheng度du上shang限xian製zhi了le其qi實shi際ji應ying用yong。因yin此ci，開kai發fa在zai酸suan性xing環huan境jing下xia高gao效xiao的de非fei貴gui金jin屬shu電dian催cui化hua水shui裂lie解jie析xi氧yang催cui化hua劑ji對dui於yu推tui動dong能neng源yuan轉zhuan化hua領ling域yu的de發fa展zhan具ju有you重zhong大da的de意yi義yi。此ci外wai
，進jin一yi步bu探tan究jiu其qi催cui化hua活huo性xing位wei點dian並bing理li解jie其qi催cui化hua反fan應ying機ji製zhi，將jiang為wei開kai發fa高gao效xiao的de酸suan性xing非fei貴gui金jin屬shu電dian催cui化hua水shui裂lie解jie析xi氧yang催cui化hua劑ji提ti供gong重zhong要yao的de理li論lun基ji礎chu。

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，zhejiangdaxuehuagongxueyuanhouyangyanjiuyuanhemeiguoniuyuezhoulidaxuebufaluofenxiaowugangjiaoshoudengyanjiurenyuanhezuo
，zaisuanxingtiaojianxiadiancuihuashuiliejiexiyangfanyingdeyanjiuzhongqudezhongyaodejinzhan。tamencaiyongdianjuhehegaowenliejieouhecelve，goujianchuyizhongzizhichengdesanweiFe-N₄結構的碳基電極材料（FeN₄/NF/EG）。在該複合體係中，FeN₄/NF納米纖維緊緊地附著在電化學剝離石墨烯電極表麵，形成了一個三維雜化超級結構。電催化析氧活性研究表明
，900℃煆燒條件下得到的FeN₄/NF/EG電催化劑在酸性環境中表現出優異的析氧性能。在電流密度達到10 mA cm^-2時
，電化學析氧過電勢僅為294 mV
，其性能遠優越於其他碳基非貴金屬電催化材料，甚至優於商業中廣泛應用的Ir/C電催化劑。X射線吸收近邊結構（XANES）和擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）測試結果表明，該催化材料的活性中心為碳嵌入的原子級分散Fe-N₄結構。理論計算和實驗結果顯示
，Fe-N₄結構摻雜的碳材料不僅能夠降低反應過程中的能量勢壘
，而且還能優化催化反應路徑，從而導致其高效的酸性OER電催化能力和優良的催化穩定性。

該項研究工作不僅為酸性電催化水裂解析氧反應指明了新的方向，還對製備具有特定分子結構的過渡金屬-氮物種摻雜的碳材料（M-N-C）具有一定的指導作用。相關研究成果已以“Fe-N₄ Sites Embedded into Carbon Nanofiber Integrated with Electrochemically Exfoliated Graphene for Oxygen Evolution in Acidic Medium”為題發表於Advanced Energy Materials (DOI:10.1002/aenm.201801912)期刊上。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201801912