NaCl调控的分层铁金属介孔碳作为ORR/OER/HER三功能电催化剂的构建与性能研究

本文推荐一种基于NaCl诱导热解策略制备的分层多孔C-FeNC-900电催化剂，其通过优化Fe-Nx活性位点和碳骨架石墨化程度，在碱性条件下展现出卓越的三功能催化性能：ORR半波电位达0.859 V（超越Pt/C的0.854 V），OER在10 mA cm?2时过电位为1.67 V，HER过电位为405 mV，且稳定性优异（ORR电流保持率88.45%）。该研究为清洁能源转换技术提供了新型多功能催化剂设计思路。

　　

Highlight

通过NaCl诱导热解策略成功构建了分层多孔C-FeNC-900三功能电催化剂，其独特的Fe-N_x活性位点与高度石墨化碳骨架协同作用，在ORR/OER/HER中均表现出超越贵金属基准催化剂的性能。

Characterization of electrocatalyst

傅里叶变换红外光谱（FT-IR）证实了催化剂的成功合成（图S1）。ZIF-8前驱体的特征峰（900-1500 cm^?1为咪唑环振动，3135/2928 cm^?1为C-H伸缩振动）在热解后消失，表明碳骨架重构。X射线衍射（XRD）显示C-FeNC-900具有典型石墨碳峰（26°）和Fe₃C晶相（43°），而拉曼光谱中I_D/I_G比值（1.03）表明高石墨化程度。透射电镜（TEM）揭示其分级多孔结构，比表面积达672 m² g^?1，X射线光电子能谱（XPS）证实Fe-N_x位点占比达78.6%。

Conclusions

该工作创新性利用NaCl模板同时实现三大优化：①构建分级孔隙提升传质效率；②促进Fe-N_x位点形成（密度提升2.3倍）；③增强石墨化程度（ID/IG降低19%）。C-FeNC-900的ORR稳定性测试中电流保持率达88.45%，OER/HER的塔菲尔斜率分别为209 mV和178.4 mV，展现出"一石三鸟"的催化效能。