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曹磊等在可充电锌-空气电池高效催化剂设计方面取得新进展

2022年04月23日 09:06  点击:[]

近日,我院青年教师曹磊联合天津工业大学膜分离与膜过程国家重点实验室李振环教授在可充电锌-空气电池高性能氧催化剂设计方面取得新进展。相关成果以“Co/Co?N/Co?O Rooted on rGO Hybrid BCN Nanotube Arrays as Efficient Oxygen Electrocatalyst for Zn?Air Batteries”为题发表在国际知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces (中科院1区,TOP期刊,IF=9.229)。

可充电锌空气电池因其高能量密度、环保、安全等优点,被认为是下一代先进能源设备的热门候选产品,是我国“双碳目标”实现过程中电储能领域重要的关键技术之一。开发高性能非贵金属双功能氧催化剂是可充电锌空气电池商业化的关键所在。但是,该体系长期存在着电化学活性与长循环稳定性不能兼顾等技术难题。本工作通过将氧化石墨烯(GO)与BCN小分子前驱体通过简单的预交联和煅烧处理制得Co掺杂rGO/BCN 纳米管阵列催化剂(BCN/rGO-Co)。得益于B/N杂原子共掺杂、Co/Co?N/Co?O双功能活性位点、rGO/BCN 纳米管的3D杂化多孔结构以及rGO片层的高导电性之间的协同作用,BCN/rGO-Co 催化剂展现出优越的双功能氧催化活性。以负载有BCN/rGO-Co催化剂的碳纸作为空气电极所组装的锌-空气电池呈现出优于商业的贵金属基-空气电池的峰值功率密度(157 mW cm?2)和充放电循环稳定性。本研究为高性能过渡金属锌-空气电池用双功能氧电催化剂的设计的制备提供了一种有效策略。

1. BCN/rGO-Co催化剂的结构形貌图。

 

2. BCN/rGO-Co催化剂的双功能氧催化性能。

  

3. BCN/rGO-Co基锌-空气电池性能。

 

   论文的主要作者为我院青年教师曹磊、2020级硕士研究生王瑀,通讯作者为天津工业大学李振环教授、我院熊仕显副教授和顾锋研究员。本工作的开展得到了国家自然基金、江西省自然科学基金、江西省教育厅青年基金的资助。

原文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c00163

 

 

 

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