水系锌空气电池具有高理论能量密度、高安全性和低成本等优势，在柔性和可穿戴电子设备等领域具有潜在商用价值。锌空气电池正极氧还原反应（ORR）迟滞的反应动力学导致电池放电过程产生较大的过电位，严重影响了电池的实际能量密度。Fe-NxC单原子催化剂（SAC）既可以最大程度上提高Fe-Nx活性位点的比例，又可以提高对特定反应途径（如四电子ORR）的选择性。但金属原子在高温下烧结极易发生迁移和团聚，形成金属团簇或金属纳米颗粒。此外，碳载体有限或单一的孔隙结构进一步限制了三相界面传质扩散速率和Fe-Nx活性位点的充分利用。纳米纤维素气凝胶是一种结合了传统气凝胶及纤维素本身优良性能的新型材料，具有绿色环保可持续、高孔隙率、大比表面积、低密度等优良特性，可以作为Fe-NxC SAC的优良载体。然而，如何精确引入金属原子并优化其在气凝胶的空间分布和配位环境仍然是一个重大挑战。
针对上述问题，
图3. Fe-SA@PNC的微观形貌表征。
图4. Fe-SA@PNC的物理化学表征。
图5. Fe-SA@PNC的Fe-K边同步辐射X射线吸收谱图和拟合表征。
图7. Fe-SA@PNC组装的锌-空气电池性能表征。
相关研究成果以“Chemical vapor deposition strategy for inserting atomic FeN4 sites into 3D porous honeycomb carbon aerogels as oxygen reduction reaction catalysts in high-performance Zn-air batteries”为题发表在Chemical Engineering Journal上。陕西科技大学沈梦霞副教授、段超副教授和University of New Brunswick/University of Maine倪永浩教授为通讯作者，共同第一作者为陕西科技大学硕士研究生齐佳乐和高昆。感谢国家自然科学基金（No.22108164、No.22178206），陕西省自然科学基金（2021JQ-542），陕西省高层次人才项目等对本工作的大力支持！ 文章链接：Chemical vapor deposition strategy for inserting atomic FeN4 sites into 3D porous honeycomb carbon aerogels as oxygen reduction reaction catalysts in high-performance Zn-air batteries.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142719
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