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科学研究

我院钱金杰副教授团队在国际著名刊物Inorg. Chem. Front.上发表学术论文

发布时间:2022-04-20    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

沸石咪唑骨架结构(ZIF)的高孔隙率、可调孔道以及丰富的碳元素等特点,被广泛地用来制备多孔碳材料。由于低沸点Zn物种在高温下能够快速挥发,Zn-ZIF晶体材料热解煅烧可以形成多孔的氮掺杂纳米材料。另一方面,酞菁FePc一个18电子共轭体系结构类似于血红蛋白的核心组分,对人体血液中氧气的吸附和运输具有高度选择性因此被认为是一种有效的氧还原(ORR催化活性物质因此,ZIF晶体材料FePc客体分子的组合基础上设计和制备高催化活性和高稳定性的非贵金属ORR电催化剂具有重要意义。

 

近日,温州大学钱金杰副教授等人合成了一例新型三配体多孔ZIFBMM-14结构,然后将FePc封装到纳米级,最终热解FePc@BMM-14(x)得到一系列氮掺杂Fe@NC(x+y)材料商业Pt/C相比,Fe@NC(10+900/1000)表现出大的极限电流密度-5.22/-5.16 mA cm-2)、小Tafel斜率-51.1/-38.9 mV dec-1以及出色的稳定性。同时,基于上述两种催化剂组装得到的锌空电池表现出较高活性,表明这类MOF衍生碳纳米材料催化剂是贵金属ORR催化剂的潜在替代品。

 

文章要点

1、一个新的由三种不同的咪唑配体自组装而成ZIF晶体材料

2沸石咪唑骨架结构中大的孔道可以容纳较小的酞菁铁客体分子。

3ZIF衍生的Fe基活性物质FeNx位点以及Fe纳米颗粒可以作为锌-空气电池的高效ORR电催化剂

 


这项工作为用于能量存储、转换和传输应用的高性能非贵金属基电催化剂的合理设计和简便合成提供了一种有前景的策略。近日,这一研究结果以“Phthalocyanine-induced iron active species in metal–organic framework-derived porous carbon for efficient alkaline zinc–air batteries”为题发表Inorganic Chemistry Frontiers》,温州大学作为第一通讯单位,化学与材料工程学院2020级硕士研究生韩承为第一作者,钱金杰副教授唯一通讯作者,工作受到国家自然科学基金(21601137)、浙江省自然科学基金(LQ16B010003、温州市基础科学研究项目G20190007)等项目的资助。

 

参考文献:

Cheng Han, et al. Phthalocyanine-induced iron active species in metal-organic framework-derived porous carbon for efficient alkaline zinc-air batteries. Inorg. Chem. Front. (2022).

DOI: 10.1039/D2QI00394E

https://doi.org/10.1039/D2QI00394E