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西工大蔣建軍教授團隊Small:具有雙功能氧電催化劑的Janus中空納米纖維用于可充電鋅空氣電池
2022-03-27  來源:高分子科技

  隨著經濟的快速發展,對環境友好型和可再生能源的需求日益增加。鋅空氣電池具有理論能量密度高,成本低,安全性高等特點而備受關注。由于析氧反應(OER)和氧還原反應(ORR)動力學遲緩,需要較大過電位來促進OER和 ORR反應發生。因此,設計高效及穩定的雙功能催化劑來降低充放電過程中能量勢壘,成為該領域的重要研究課題。


  近期,西北工業大學蔣建軍教授與丹麥技術大學張文靜副教授合作在《Small》期刊上發表了題為“Janus Hollow Nanofiber with Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for Rechargeable Zn–Air Battery”的文章(doi.org/10.1002/smll.202200578)。為制備高效及穩定的雙功能催化劑,該課題組采用同軸紡絲和原位生長技術制備了三維(3D)柔性Janus狀電催化劑。所得Janus納米纖維具有獨特的核殼中空纖維結構,其中N摻雜碳納米帶負載的NiFe合金電催化劑位于碳層內壁,葉狀Co-N納米片錨定在碳層外壁。得益于其獨特的中空Janus結構,該纖維催化劑表現出優異的雙功能催化性能,10 mA cm-2OER電位和ORR半波電位間電勢差僅為0.73V,可以與20% Pt/CRuO2混合后的商業催化劑相媲美。最后,構建了可充電鋅空氣電池,并顯示出1.44 V的高開路電壓、高功率密度(130 mW cm-2)和能量密度(874 Wh kg-1)。該研究為構建選擇性雙功能材料提供了一種新的理念和有效的策略。


 

1制備過程示意圖

 

2中空Janus纖維形貌及其催化性能

 

3中空Janus纖維催化劑作為鋅空氣電池空氣電極的充放電性能

  

  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202200578

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(責任編輯:xu)
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