2021-09-13
合理设计用于ORR和OER的双功能高效电催化剂是发展可充电金属-空气电池的理想选择，同时也是极具挑战性的工作。团队成员卢琪博士采用超快高温冲击技术，将碳包覆Co纳米颗粒生长在互连的中空碳球组装的N掺杂多孔碳纳米纤维(简称Co@N-C/PCNF)表面，设计并制备了一种高效的双功能电催化剂，研究内容发表于Adv. Sci. 期刊，指导教师为郑学荣、陈亚楠、韩晓鹏和邓意达等人。成果和结论如下所示。
本文要点
要点1. 利用静电纺丝等技术制备出互连的中空碳球组装的N掺杂多孔碳纳米纤维 (PCNF), 并采用超快高温冲击技术，将碳层包覆Co纳米颗粒生长在其表面，即Co@N-C/PCNF复合材料。多孔碳基底即增加了活性物质的负载量，扩大了活性位点暴露，又提高了材料的电导率以及与电解质的接触面积。
要点2. 碳层包覆Co纳米颗粒形成的核壳结构可以保护Co纳米颗粒免受氧化和腐蚀，从而提高复合材料在碱性电解质中的耐久性，而且在核壳结构耦合界面中的Co-N-C活性组分可以调节催化剂的局部电子结构，具有良好的协同效应和本征活性。使得Co@N-C/PCNF复合材料对OER和ORR表现出优异的双功能电催化活性。
要点3. Co@N-C/PCNF基水系锌空气电池(ZAB)可以提供292 mW cm−2的高功率密度，且组装的柔性ZAB可以为可穿戴设备供电。
文章下载链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1002/advs.202101438
