酞菁铁与酞菁钴形成复合结构

溶剂热法合成了一种具有非均相金属元素分布的异质结构 (FePc/CoPc HS) ORR电催化剂，实现了对FePc稳定性和催化活性的协同提升。相比于FePc，FePc/CoPc HS展现出更高的动力电流密度 (增加了**) 和更持久的稳定性 (增加了20.5%)。此外，FePc/CoPc HS作为阴极催化剂组装的锌空气电池实现了高功率密度 (128 mW cm−2) 和高开路电压 (1.67 V)。通过XAFS和DFT计算揭示了异质结构的设计能够诱导产生延长的Fe-N键，增加Fe活性位点周围的电子密度,以及减小HOMO-LUMO分子轨道能隙，使其展现出的ORR性能。

为了提高FePc及其衍生物的催化稳定性，常用的策略往往涉及到将酞菁与碳材料复合和高温处理，这些方法虽然能够在一定程度上提高稳定性，但是本征的M-N4大环结构也将在焙烧过程中遭到破坏，影响电子的快速传输并降低催化剂的活性。与酞菁外环相连的取代基可以调节中心金属原子的电子结构，实现在稳定性方面的**提升。同时，具有特定官能团的FePc衍生物也有能够通过聚合形成高稳定性聚合物。然而，合成聚合物的过程通常涉及繁琐的步骤或苛刻的条件；同时，该方法也很难同时保证活性和稳定性的增强。在ORR活性火山图中，酞菁钴的催化活性低于酞菁铁，但因为酞菁钴不受到与过氧化氢反应的困扰，表现出对ORR良好的稳定性。

图1 a) FePc/CoPc HS示意图。b) FePc/CoPc HS的XRD图谱。c) FePc/CoPc HS的TEM图像。d - i) FePc/CoPc HS的HAADF-STEM图像以及FePc/CoPc HS对应的EDS能谱。j) 异质界面周围区域1和区域2的EDS谱图。

金属元素非均相分布的异质结构FePc/CoPc HS

一种金属元素非均相分布的异质结构FePc/CoPc HS（图1a）

FePc/CoPc HS中出现明显的衍射峰，和β-相酞菁钴的标准卡片相对应，证明这种异质结构材料具有较高的结晶度，并且倾向于采用β-相酞菁钴的晶体结构（图1b）。通过TEM （图1c），HAADF-STEM及其对应的EDS能谱（图1d-i），可以看出FePc/CoPc HS中Fe元素主要分布在微米棒的两端，而钴元素集中在微米棒的中间部分，这一结果证明了异质结构微米棒的成功筑构。

图2 a) Co的k边XANES, b) FePc/CoPc HS、CoPc和Co箔的傅里叶变换EXAFS光谱。c) b）图中FePc/CoPc HS和CoPc EXAFS图谱的局部放大图。d) Fe的k边XANES, e) FePc/CoPc HS、FePc和Fe箔的傅立叶变换EXAFS光谱。f) e图中FePc/CoPc HS和FePc EXAFS图谱的局部放大图。(a, d) 中的插图是相应的XANES图谱的放大图像。

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