2021-07-26
合理设计并可控合成优良的双功能氧还原和析氧反应（ORR/OER）电催化剂对锌-空气电池（ZABs）的应用至关重要。研究室硕士生孙长彬通过一步热解策略制备了致密的Co9S8/Co1-xS异质结构修饰的氮、硫共掺杂碳纳米片(Co9S8/Co1-xS@NSC)，通过调整前驱体组分可以有效调控异质结构的生成。在KCl盐模板辅助下，其表面褶皱的纳米薄片形貌最大化地暴露含氮官能团以锚定高度分散的Co9S8/Co1-xS结构。实验和理论模拟均揭示出Co9S8/Co1-xS异质界面可以有效优化氧催化反应中间物种在ORR/OER中的吸附/脱附行为，从而提升其双功能电催化活性。具体而言，ORR半波电位为0.86 V，10 mA cm−2处的OER催化电位为1.52 V。得益于Co9S8/Co1-xS界面处以及异质结构和基体之间的强耦合作用，在2000个ORR/OER CV循环后，Co9S8/Co1-xS@NSC表现出优异的耐久性。阴极基于该催化剂的ZABs表现出较高的开路电压、较小的电压间隙和出色的循环稳定性。该研究揭示了双元素（Co和S）异质结构在增强ORR/OER活性方面的巨大潜力，对其他电催化体系的研究具有重要借鉴意义。
相关结果发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上，通讯作者为钟澄教授。
全文链接：http://doi.org/10.1039/d1ta02330f
