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天大韓曉鵬Angew.：氮摻雜碳上原子分散的Se位點(diǎn)助力高效電催化ORR

單原子催化劑（SACs）因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和最大的原子利用率而受到廣泛關(guān)注，并且表現(xiàn)出高效的催化活性。

基于此，天津大學(xué)韓曉鵬研究員（通訊作者）等人報(bào)道了一種簡單的高溫還原策略（HTR）制備MOF衍生的氮摻雜碳（NC）上的非金屬Se單原子催化劑（Se SAs@NC），用于電催化氧還原反應(yīng)（ORR）。

為了研究還原溫度對(duì)Se負(fù)載的影響，作者選取了3種溫度（500 ℃、900 ℃和1000 ℃），并分別記為Se@NC-500、Se@NC-900和Se@NC-1000。

其中，Se@NC-1000表現(xiàn)出0.85 V的高ORR半波電位和5.53 mA cm^-2的高電流密度，可與商用Pt/C相媲美。此外，基于Se@NC-1000的Zn-空氣電池具有長期耐用性和高放電功率密度。

通過密度函數(shù)理論（DFT）計(jì)算表明，Se原子的引入可以作為有效的催化位點(diǎn)并顯著降低ORR的自由能壘。其中，二氧化硒（SeO₂）在高溫下被NC還原為Se，并部分錨定形成C-Se-C鍵。

因此，所制備得Se SAs@NC催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR活性和穩(wěn)定性，甚至超過了最先進(jìn)的貴金屬催化劑和許多已前報(bào)道的納米催化劑。該工作展示了利用無金屬單原子材料進(jìn)行高效電催化的前景，同時(shí)為制備非金屬SACs材料提供了一種新穎、簡便和實(shí)用的策略。

Atomically Dispersed Selenium Sites on Nitrogen-doped Carbon for Efficient Electrocatalytic Oxygen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202114441.

https://doi.org/10.1002/anie.202114441.

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