Engineering Fe–Ni Dual-Atom Sites Via Ru Nanoclusters on 3D Carbon Aerogel for Enhanced Bifunctional Oxygen Electrocatalysis

3Dカーボンエアロゲル上でのRuナノクラスターによるFe–Ni二原子サイトのエンジニアリングによる高効率二機能酸素電気触媒の実現 (AI 翻訳)

Yifan Zhang, Kexin Kong, Hongyuan Jie, Xiaoyan Jin, Long Tian, Ying Liu, Zhijuan Pan, Seong‐Ju Hwang, Li Li, Zi Wang

Nano-Micro Letters📚 査読済 / ジャーナル2026-06-18#その他Origin: CN

原典: https://doi.org/10.1007/s40820-026-02211-x

🤖 gxceed AI 要約

日本語

酸素還元/発生反応(ORR/OER)の高活性・高安定性を実現するFe-Ni二原子サイトとRu6ナノクラスターを担持した3Dカーボンエアロゲル触媒を開発。理論計算と実験により、Ruクラスターが電子分布を最適化し、反応速度を向上させることを示した。亜鉛-空気電池に適用し、高エネルギー密度と2000時間以上の安定動作を達成。

English

This study reports a 3D carbon aerogel with Fe-Ni dual-atom sites and Ru6 nanoclusters for efficient oxygen electrocatalysis. The Ru clusters modulate electronic structure, enhancing ORR/OER activity. When used in zinc-air batteries, it achieves high power density and over 2000 hours of cycling stability, promising for energy storage.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本論文は亜鉛-空気電池用触媒の高性能化に関する材料科学の研究であり、直接的なGX文脈はないが、再生可能エネルギー貯蔵技術の進展に寄与する可能性がある。

In the global GX context

While this paper focuses on catalyst design for zinc-air batteries, it contributes to the development of advanced energy storage technologies that support renewable energy integration and decarbonization goals.

👥 読者別の含意

🔬研究者:This work provides a design strategy for dual-atom catalysts with nanoclusters, relevant for researchers in electrocatalysis and energy storage.

📄 Abstract（原文）

Dual-atom catalysts (DACs) show great promise in catalyzing oxygen reduction/evolution reactions (ORR/OER), yet facing significant challenges in achieving simultaneous high catalytic activity and stability in zinc–air batteries (ZABs). In this study, we synthesized a porous three-dimensional carbon aerogel anchored with atomically isolated FeN4/NiN4 dual sites and Ru6 nanoclusters (FeN4–Ru6–NiN4@PCA) to address these challenges. The adjacent Ru6 nanoclusters effectively regulate the geometric structures of FeN4 and NiN4 sites and catalyze the formation of a highly graphitic carbon matrix. These structural features endow FeN4–Ru6–NiN4@PCA with remarkable ORR/OER activity and stability, outperforming counterparts with only FeN4/NiN4 dual species and benchmark Pt/C and RuO2 catalysts. Density functional theory calculations reveal that Ru6 clusters induce obvious electron redistribution of FeN4/NiN4 sites and optimize their electron transfer to the key oxygen intermediates (OH*) at the rate-determining steps, thereby accelerating the ORR and OER kinetics. When employed FeN4–Ru6–NiN4@PCA as the cathode catalyst in ZABs, the resulting ZAB delivers a peak power density of 197.76 mW cm–2 and demonstrates outstanding cycling stability over 2000 h, highlighting its great potential for use in applications of energy storage device.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

openalex https://doi.org/10.1007/s40820-026-02211-xfirst seen 2026-07-13 06:04:51

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。