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合理設(shè)計用于ORR和OER的雙功能高效電催化劑是發(fā)展可充電金屬-空氣電池的理想選擇，同時也是極具挑戰(zhàn)性的。近日，天津大學(xué)鄭學(xué)榮（通訊作者），陳亞楠（通訊作者），韓曉鵬（通訊作者），鄧意達（通訊作者）等人在知名期刊Adv. Sci.上發(fā)表了題為“Encapsulating Cobalt Nanoparticles in Interconnected N-Doped Hollow Carbon Nanofibers with Enriched Co–N–C Moiety for Enhanced Oxygen Electrocatalysis in Zn-Air Batteries”的研究性論文。

PCNF的高溫沖擊合成示意圖

作者采用超快高溫沖擊技術(shù)，將Co納米顆粒包裹在互連的N摻雜中空多孔碳纖維(簡稱Co@N-C/PCNF)中，設(shè)計并制備了一種高效的雙功能電催化劑。由于Co-N-C部分的協(xié)同效應(yīng)和本征活性，以及碳納米纖維的多孔結(jié)構(gòu)，Co@N-C/PCNF復(fù)合材料對OER和ORR都表現(xiàn)出很高的雙功能電催化活性。

Co@N-C/PCNF復(fù)合材料的形貌和成分分析

復(fù)合材料中的Co-N-C部分可以調(diào)節(jié)催化劑的局部環(huán)境結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化了吸附/脫附動力學(xué)，降低了反應(yīng)勢壘，促進了可逆氧電催化。Co@N-C/PCNF水基鋅空氣電池(ZAB)提供292 mW cm^?2的高功率密度，組裝的柔性ZAB可以為可穿戴設(shè)備供電。

Co納米粒子和Co@N-C/PCNF中Co的EXAFS譜

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)

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天大Adv. Sci.:包覆鈷納米粒子增強鋅空氣電池氧電催化性能

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