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碳材料是一種有前途的氧還原反應（ORR）電催化劑。雜原子摻雜是最廣泛使用的調制策略，過去十年里大量的研究被報道。然而，雜原子調制碳的催化活性很難與金屬基電催化劑相比。

基于此，中國林業科學研究院林產研究所蔣劍春院士、上海大學王亮研究員、河南農業大學劉艷艷教授和南京林業大學范孟孟副教授（共同通訊作者）等人報道了一種“雙催化劑”（Fe鹽，H₃BO₃）策略，以定向制造由吡啶N-B對摻雜的晶體石墨烯納米帶（GNs）/無定形碳的多孔結構。

在合成中，高濃度H₃BO₃與Fe(III)鹽偶聯形成二維（2D）石墨烯層（表示為FeBO層）。在高退火溫度下，B原子可以吸收C原子的電子，導致C-C的鍵斷裂，然后碳骨架的重排和Fe(III)鹽是形成具有C滲透機制的碳微晶的另一種催化劑轉化為金屬Fe，然后析出C。

形成的碳微晶在FeBO層（作為硬模板）上相互連接，導致GN的生長。FeBO層間的空間效應有利于平面吡啶N-B對的形成。整體分層多孔結構和晶體GN有效地促進了ORR的離子/質量和電子傳輸。

實驗測試發現，吡啶N-B對中的N百分比占所有摻雜N物種的約80%。吡啶N-B對通過幾乎4e^–轉移途徑驅動ORR，在堿性溶液中具有半波電位（0.812 V vs. RHE）和起始電位（0.876 V vs. RHE），所制備的碳催化劑的ORR催化性能接近于商業Pt/C，并且優于大多數現有的碳基催化劑。

組裝后的Zn-空氣電池具有94 mW cm^-2的高峰值功率密度。密度泛函理論（DFT）技術模擬表明，吡啶N-B對在所有潛在構型中具有最高的催化活性，這是由于與B相鄰的C活性位點的電荷密度最高，增強了與p-帶中心中間體的相互作用強度。

A Facile “Double Catalysts” Approach to Directionally Fabricate Pyridinic N-B Pair Doped Crystal Graphene Nanoribbons/Amorphous Carbon Hybrid Electrocatalysts for Efficient Oxygen Reduction Reaction.?Adv. Mater.,?2022, DOI: 10.1002/adma.202107040.

https://doi.org/10.1002/adma.202107040.

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