摘要：分散在纳米碳基底上的分子催化剂由于具有明确的活性位点和结构可调的特点,成为了一类独特的单原子催化剂,有望代替贵金属催化剂用于电催化氧还原反应.本文中,我们开发了一种高活性氧还原催化剂,该催化剂由均匀且密集分散在泡芙状石墨烯载体上的铁酞菁(FePc/PG)构成.泡芙状石墨烯载体由于具有独特的皱褶和球状形貌,具有较大的比表面积和多尺度的孔结构,有利于FePc的高密度负载、活性位点的暴露和催化过程中传质效率的提高.当用旋转圆盘电极评估性能时,FePc/PG表现出优异的半波电位,达0.909 V(相对于可逆氢电极).此外,当用作气体扩散电极时,FePc/PG在高电流密度下表现出优异的高倍率和高功率性能.这项工作为设计纳米碳材料的形貌以及高性能异相分子催化剂提供了有效的策略,有望在多种能源转换和存储技术中得到应用.

摘要：钾离子电池(PIBs)面临的一个关键问题是设计具有先进结构的负极材料,以实现快速电荷传输以提高钾的存储性能.采用碳二亚胺铁(FeNCN)作为阳极,由于其含有一定数量的共价键且在分子水平上具有稳定的结构,使得储钾系统能够实现优异的电化学性能.FeNCN阳极具有高导电性,带隙接近0 eV,并且由于其共价键结构具有良好的结构稳定性.此外,无定形反应产物也为离子扩散提供了多种途径.因此,FeNCN阳极表现出高可逆比容量(在50 mA g^(-1)电流密度下具有600 mA h g^(-1)比容量),显著的倍率性能和长寿命循环(电流密度为500 mA g^(-1)时拥有400 mA h g^(-1)比容量且超过300次循环).通过理论模拟、X射线原位衍射分析和X射线光电子能谱分析揭示了Fe^(2+)和K^(+)之间的转化反应机理.此外,将FeNCN负极与苝-3,4,9,10-四羧酸二酐正极材料匹配,组装成的全电池在198.6 Wkg^(-1)的功率密度下实现了184.7 W h kg^(-1)的超高能量密度,明显高于以往所有铁基负极的PIBs或钾离子混合电容器.