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            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能
            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能
            ?研究背景

            用于氧還原反應 (ORR) 和析氧反應 (OER) 的雙功能非貴金屬催化劑對于可充電鋅-空氣電池 (ZAB) 的商業化至關重要。然而,制備高活性和耐久的雙功能催化劑仍然具有挑戰性。

            有鑒于此,中國礦業大學(北京)孫春文教授團隊,報道了通過原位催化策略合成氮摻雜碳納米管封裝的FeCo納米顆粒(FeCo NPs-N-CNTs)。由于氮摻雜碳納米管對FeCo納米顆粒的封裝作用及其多孔結構,該催化劑對ORR表現出高的催化活性以及優異的耐久性。此外,為了提高催化劑的OER 活性,進一步通過原位反應方法將CoFe層狀氫氧化物 (CoFe-LDH)與 FeCo NPs-N-CNTs 復合。作為可充電鋅-空氣電池的正極,可穩定循環100小時,表現出優良的耐久性,在可充電鋅-空氣電池領域具有廣闊的應用前景。

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能
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            本文要點

            要點一:提出了一種通過原位催化策略合成氮摻雜碳納米管 (N-CNTs) 的策略。具體而言,在反應過程中,隨著 FeCo NPs 的形成,低聚物被原位催化形成 N-CNTs,FeCo NPs 被完全包裹在 N-CNTs 中。在反應后期,由于Zn粒子的蒸發使材料形成大量微孔。對于納米顆粒,原位封裝使其牢固地附著在 N-CNTs 中,且不會形成無效的活性位點,從而大大提高了催化劑的穩定性和活性位點的利用率。

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能

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            點二:通過原位反應方法,將具有優異OER活性的CoFe-LDH材料與 FeCo NPs-N-CNTs復合。受益于共存的ORR和OER活性位點,所制備的復合材料(CoFe-LDH@FeCo NPs-N-CNTs)表現出優異的雙功能催化活性,其指標ΔE(ΔE=Ej10E1/2為0.68 V,遠低于商業的復合貴金屬基催化劑Pt/C+RuO2(0.74 V)以及大多數報道的電催化劑。

            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能

            要點三:驗結果表明,基于CoFe-LDH@FeCo NPs-N-CNTs正極的可充電鋅-空氣電池可輸出116 mW cm-2的功率密度,799 mAh g-1zn的高比容量,以及出色的可逆性(在10 mA cm-2下,可穩定循環100 h)。

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            原文信息

            Zhang, T.,?Bian, J.,?Zhu, Y.,?Sun, C.,?FeCo Nanoparticles Encapsulated in N-Doped Carbon Nanotubes Coupled with Layered Double (Co, Fe) Hydroxide as an Efficient Bifunctional Catalyst for Rechargeable Zinc-Air Batteries.?Small?2021, 2103737.?

            DOI:10.1002/smll.202103737

            原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202103737

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            Small:原位催化生成碳管中封裝FeCo納米顆粒,提升可充電鋅-空氣電池性能
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