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開發(fā)高活性、經(jīng)濟高效且耐用的雙功能電催化劑是推動可充電鋅空氣電池(ZABs)發(fā)展的重要步驟。

同濟大學(xué)程傳偉團隊報道了一種負(fù)載在氮摻雜碳納米片陣列上的超薄Co(OH)₂納米片高效雙功能(OER、ORR)電催化劑(Co(OH)₂@NC)。

Co(OH)₂@NC催化劑具有豐富孔隙率和高比表面積的3D分層復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以為OER/ORR 提供豐富的暴露反應(yīng)位點，產(chǎn)生優(yōu)異的氧雙功能活性。

其次，超薄Co(OH)₂納米片與MOF 衍生的氮摻雜碳納米片陣列相結(jié)合，可實現(xiàn)較短的離子擴散長度和快速的傳質(zhì)過程。另外，柔性碳基板上的陣列結(jié)構(gòu)可直接用作ZAB的無粘合劑空氣陰極，確保良好的電接觸、強大的機械穩(wěn)定性和柔韌性。

程傳偉Small：超薄Co(OH)2納米片@N摻雜C納米片陣列作為鋅-空氣高效陰極

該催化劑具有優(yōu)異的雙功能活性，在電流密度為10 mA cm^-2時用于OER的過電位為285 mV，用于ORR具有高的半波電位(0.83 V)和低的電位間隙(ΔE=0.69 V)。

Co(OH)₂@NC納米片陣列進一步用作可充電鋅-空電池的無粘合劑空氣陰極，表現(xiàn)出798.3 mAh g_Zn^-1的高比容量，提高了穩(wěn)定性以及降低的長期充電電壓，其性能優(yōu)于NC納米薄片陣列和對應(yīng)的Pt/C基陰極。

Ultrathin Co(OH)₂ nanosheets@nitrogen-doped carbon nanoflake arrays as efficient air cathodes for rechargeable Zn-Air batteries. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202101720

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