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合理設計用于ORR和OER的雙功能高效電催化劑是發展可充電金屬-空氣電池的理想選擇，同時也是極具挑戰性的。近日，天津大學鄭學榮（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，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部分的協同效應和本征活性，以及碳納米纖維的多孔結構，Co@N-C/PCNF復合材料對OER和ORR都表現出很高的雙功能電催化活性。

Co@N-C/PCNF復合材料的形貌和成分分析

復合材料中的Co-N-C部分可以調節催化劑的局部環境結構和電子結構，從而優化了吸附/脫附動力學，降低了反應勢壘，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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