天大Adv. Sci.:封装Co NPs的互连N-掺杂中空碳纳米纤维增强Zn-空气电池中的氧电催化

天大Adv. Sci.:封装Co NPs的互连N-掺杂中空碳纳米纤维增强Zn-空气电池中的氧电催化
合理设计用于氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能高效电催化剂是可取的,同时对可充电金属空气电池的开发极具挑战性。
近日,天津大学邓意达教授、韩晓鹏讲师、陈亚楠特聘研究员和Xuerong Zheng(共同通讯作者)等人设计并制备了一种高效的双功能电催化剂,其方法是利用超快高温冲击技术将钴纳米颗粒(Co NPs)封装在互连的N-掺杂中空多孔碳纳米纤维(Co@N-C/PCNF)。
天大Adv. Sci.:封装Co NPs的互连N-掺杂中空碳纳米纤维增强Zn-空气电池中的氧电催化
得益于Co-N-C部分的协同效应和固有活性,以及碳纳米纤维的多孔结构,碳纳米纤维Co@N-C/PCNF复合材料对OER在电流密度为10 mA cm-2时过电位仅为 289 mV,对ORR的半波电位为0.85 V,对两者都表现出高的双功能电催化活性。
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此外,复合材料中的Co-N-C部分可以调节催化剂的局部环境和电结构,从而优化吸附/脱附动力学,降低反应势垒,促进可逆氧电催化。
基于Co@N-C/PCNF的水性锌空气电池(AZAB)可以提供292 mW cm-2的高功率密度,组装的柔性ZAB可以为可穿戴设备供电。
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Encapsulating Cobalt Nanoparticles in Interconnected N-Doped Hollow Carbon Nanofibers with Enriched Co-N-C Moiety for Enhanced Oxygen Electrocatalysis in Zn-Air Batteries. Adv. Sci., 2021, DOI: 10.1002/advs.202101438.
https://doi.org/10.1002/advs.202101438.

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