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研究揭示了Cu-N-C单原子催化剂在电催化中的动力学行为

原子分散的M-N-C(M指过渡金属)材料被认为是用于氧电化学还原(ORR)的铂基贵金属催化剂最有希望的替代品。然而,M-N-C中真正的活性位点仍然是难以捉摸的。

最近,由**科学院大连化学物理研究所(DICP)张涛教授、王爱琴教授和杨晓峰教授领导的联合研究小组合成了一种统一且定义良好的Cu-N-C单原子催化剂(Cu-N-C SAC),并揭示了Cu-N-C SAC在ORR过程中的动力学行为。

这项研究发表在8月31日的《美国化学学会杂志》上。李教授和田中群教授也参与了这项研究。

SAC的局部配位结构对催化性能起着重要作用。在反应过程中,囊中的活性部位结构将发生动态变化。

研究人员制备了一种均匀且定义明确的Cu-N4 SAC,其表现出与Pt/C相当的碱性ORR活性。他们发现,Cu-N4 SAC中制备的Cu-N4结构首先在外加电位的驱动下转变为Cu-N3结构,然后在反应条件下转变为HO-Cu-N2结构。

王爱琴教授说:“这些结果为理解M-N-C囊的反应机理提供了新的视角,也为更有效的囊的合理设计提供了指导。”

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