对于氧还原反应(ORR),用基于非贵金属的替代品取代基于铂族金属(PGM)的传统电催化剂对于绿色能源转化和化学合成的大规模应用至关重要。在此,清华大学李亚栋院士、Peng Qing、Chen Chen发现p区金属铋基电催化剂具有可调的高性能氧还原反应选择性。
本文要点:
1) 作者发现了基于p区金属铋(Bi)的ORR催化剂,其ORR过程中的选择性可以通过调整Bi的大小来控制。具体而言,金属Bi纳米颗粒对2e−ORR具有高选择性(>96%)、超高的动力学电流密度(0.65V时为3.8mA·cm−2)和优异的稳定性。
2) 相反,单原子位Bi催化剂对4e−ORR具有良好的选择性,相应的半波电位为0.875V,接近于Fe/NC催化剂。与深入研究的d区过渡金属相比,该工作提出了基于p区金属Bi的新型高性能ORR催化剂,从而为开发非PGM的ORR催化剂提供了新方向。
Zewen Zhuang et.al p-Block-metal bismuth-based electrocatalysts featuring tunable selectivity for high-performance oxygen reduction reaction Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.005
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.04.005