胡勇Appl. Catal. B. : CoFe合金纳米晶体封装的N掺杂石墨碳纳米片三功能电催化剂

2023年10月14日上午11:34 • 顶刊解读

设计出价格低廉且性能优异的OER、HER和ORR三功能电催化剂对于绿色能量的储存和转化至关重要。

浙江师范大学胡勇团队报道了一种用CoFe合金纳米晶体 (CoFe@NC/NCHNSs)封装的N掺杂石墨碳纳米片三功能电催化剂，用其组装的液态锌空气电池和水电解槽表现出优异的催化活性和耐久性。

作者使用具有丰富官能团作为连接体的2,2′- bipyridy -5,5′-二羧酸(H₂bpydc)作为有机配体，将CoFe合金锚定到碳基体上，并提供理想的前驱体用于制造高度掺氮的碳，以保护合金免受侵蚀和损失。

优异的三功能电催化性能可以归因于丰富的CoFe合金位点和石墨N的高含量掺杂的协同作用，石墨N和CoFe合金共同促进了氧中间体的形成以及水的解离，从而大大提高了内在活性。

在CoFe@NC/NCHNSs催化剂的合成中引入Co和Fe物种，起到了将N锚定在碳基质中和生成石墨N物种的重要作用，这对促进高含量石墨N的形成至关重要，因此进一步提高了电催化活性。

所制备的催化剂对于ORR具有0.92 V的正半波电位(E_1/2)，对于OER和HER，在10 mA cm^-2电流密度下，下分别具有285 mV和120 mV的低过电位。

组装的液态锌空气电池具有184 mW cm^-2的高功率密度和50 h的长期循环性能，而水电解槽仅需1.665 V的电压即可提供10 mA cm^-2的电流密度。

Trifunctional electrocatalyst of N-doped graphitic carbon nanosheets encapsulated with CoFe alloy nanocrystals: the key roles of bimetal components and high-content graphitic-N. Appl. Catal. B Environ., 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120512

胡勇Appl. Catal. B. : CoFe合金纳米晶体封装的N掺杂石墨碳纳米片三功能电催化剂

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