JACS：如何制备非铂单原子级燃料电池催化剂？

质子交换膜燃料电池（PEMFC）可将存储在氢中的化学能直接转化为电能，十分节能且环保。阻碍PEMFC大规模商业化的主要挑战是用于ORR的铂金属（PGM）催化剂成本过于高昂。因此，开发碳，氮和活性金属元素（即Fe或Co）这类非PGM电催化剂已成为研究的重点。金属有机骨架MOF的使用以及低浓度的Fe有助于防止金属催化活性位点的团聚，从而制备出大量单原子催化剂。

有鉴于此，美国伊利诺伊大学香槟分校c等人提出了使用镉Cd而不是Zn作为牺牲金属模板的非PGM催化剂合成策略。

 

文章要点

要点1. 报道了使用Cd代替Zn作为牺牲的金属来制备非PGM ORR催化剂的方法。选择Cd是因为其沸点较低，并且能够结合到各种MOF结构中，有助于在低温下制备单原子活性位点。

要点2. 为了将Cd用作牺牲金属模板，使用1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（DABCO），笼状叔二胺与对苯二甲酸（TPA）和Fe前体一起用作含N的配体，以形成ORR催化剂的MOF前驱体。

要点3. 这种新方法与ZIF-8作为前驱体的方法相比，可以在更低的温度下制备高活性Fe单原子ORR催化剂。通过使用Cd可以使热解温度降低到750°C以下，这有助于保留单原子铁活性位点。

 

Talha Al-Zoubi, et al. Preparation of Non-precious Metal Electrocatalysts for the Reduction of Oxygen Using a Low-Temperature Sacrificial Metal, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.9b11061

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11061

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