催化計 - JACS：Fe−N−C電催化劑氧還原過程中的鐵浸出－鑽石舞台

電催化學術QQ群：1025856252

Fe-N-C電催化劑在鹼性介質中具有與鉑（Pt）催化劑相當的電化學活性。然而，為了將其應用在燃料電池（FCs）中，高的耐用性和壽命又至關重要。目前，人們對其降解途徑的了解有限，特別是在operando條件下，阻礙了同時具有活性和穩定性的Fe-N-C電催化劑的設計和合成。

近日，埃爾朗根-紐倫堡大學Yu-Ping Ku，Serhiy Cherevko，蒙彼利埃大學Frédéric Jaouen研究了在鹼性介質中Fe-N-C CLs中Fe的浸出，包括氧氣環境、較高的電流密度和多孔催化劑層（CLs）中較薄的陰離子交換膜（AEM）。

本文要點

要點1.研究發現，與Ar相比，Fe在O2環境中的溶解作用顯著增強。此外，Fe的溶解與施加的電荷成正比。在Fe3C@N-C物種豐富的Fe-N-C中，Fe從暴露的Fe3C納米粒子中溶解出來，以響應電位循環，而在ORR過程中，Fe從Fe3C@N-C中的溶解發生在ORR引發了保護石墨層去除之後。

要點2.此外，對於Fe3C@N-C和FeNxCy物種豐富的Fe-N-C催化劑，在1.0 ~ 0.57 VRHE的研究電位範圍內，在ORR存在和不存在的情況下，Fe氧化還原轉變與Fe溶解之間存在很強的相關性。因此，在鹼性介質中，Fe在氧化還原轉變過程中的不穩定性可能是導致Fe-N-C催化劑中Fe溶解的主要原因。這一假說有助於合理解釋有無ORR時Fe溶解的不同規模和來源。因此，在今後的工作中，單獨具有Fe3C@N-C物種、單獨具有FeNxCy物種以及同時具有這兩種物種的Fe-N-C催化劑應在不同的電位範圍進行GDE-ICP-MS研究。