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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。

同濟大學程傳偉團隊報道了一種負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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