ACS Nano：分层组装的氮氧化钴纳米棒和N掺杂碳纳米纤维用于高效的双功能氧电催化，具有出色的再生效率

氧基电催化是清洁和可持续能源转换/储存系统的一个组成部分，但是开发具有高活性和耐用性的经济型双功能可逆电催化剂还面临巨大挑战。其中，最关键是定制的多孔结构和单独呈现的用于氧还原和析氧反应（ORR和OER）的活性中心没有相互干扰。近日，韩国科学技术学院（KIST）Jin Young Kim和韩国科学技术高等研究院（KAIST）Il-Doo Kim（共同通讯作者）等人报道了一种由在N掺杂碳纳米纤维（NCNF）上垂直生长的鞘核氧氮化钴（CoO_x@CoN_y）纳米棒组成的杂化材料。

图1. 性能对比

刷子似的CoOx@CoNy 由金属Co4N核和氧化表面组成的纳米棒在碱性介质中表现出优异的OER活性（10 mA cm 2时E=1.69 V）。由金属Co₄N核和氧化表面组成的刷子状CoO_x@CoN_y纳米棒在碱性介质中表现出优异的OER活性，在电流密度为10 mA cm^-2时，电压（E）为1.69 V。

图2. 材料的制备与表征

虽然原始的NCNF或CoO_x@CoN_y在ORR中，单独的催化活性较差，但杂化材料的ORR性能显著提高（电流密度为3 mA cm^-2时，E=0.78 V）。通过实验结果与密度泛函理论（DFT）计算相结合，证实了具有氧化皮层的CoO_x@CoN_y纳米棒的较宽比表面积提高了催化OER性能，而ORR中间体的容易吸附和快速界面电荷转移发生在CoO_x@CoN_y纳米棒和导电NCNF之间的界面。此外，CoO_x@CoN_y/NCNF催化剂中独立的催化活性位点在往返ORR/OER过程中持续再生和维持，不会相互干扰，从而保证锌-空气电池稳定的运行。

图3. ORR和OER催化性能

Hierarchically Assembled Cobalt Oxynitride Nanorods and N-Doped Carbon Nanofibers for Efficient Bifunctional Oxygen Electrocatalysis with Exceptional Regenerative Efficiency. ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.0c09905.

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09905.

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ACS Nano：分层组装的氮氧化钴纳米棒和N掺杂碳纳米纤维用于高效的双功能氧电催化，具有出色的再生效率

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