氮碳包封Fe_(3)C纳米颗粒作为高效富氧还原电催化剂

作     者：汪翠萍 李智 雷杰 李松 Stijn F.L.Mertens 胡劲松 Cuiping Wang;Zhi Li;Jie Lei;Song Li;Stijn F.L.ertens;Jinsong Hu

作者机构：School of Chemical EngineeringAnhui Province Key Laboratory of Specialty PolymersAnhui University of Science and TechnologyHuainan 232001China Department of ChemistryEnergy Lancaster and Materials Science LancasterLancaster UniversityLancaster LA14YBUnited Kingdom Institute of EnergyHefei Comprehensive National Science CenterHefei 230031China 

基　　金：supported by Anhui Provincial Natural Science Foundation(1908085J10) the National Natural Science Foundation of China(21671004) the Institute of Energy,Hefei Comprehensive National Science Center(21KZS216) the Scientific Research Foundation for High-level Talents of Anhui University of Science and Technology(2022yjrc50) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学）（英文版）)

年 卷 期：2024年第67卷第3期

页      码：762-770页

摘      要：高活性MOF基催化剂的设计和合成为促进动力学不利的氧还原反应(ORR)过程开辟了新的途径.本研究通过在ZIF-8前驱体表面涂覆二茂铁甲酸,然后进行两步炭化工艺,设计和制备了一种具有新型结构的高效电催化剂,以提高ORR性能.两步炭化过程对于将热解Fe_(3)C纳米颗粒封装到碳纳米管(CNTs)中以及将Fe单原子隔离到N掺杂碳(NC)基体上至关重要.此外,Fe元素的相对含量对优化催化剂的ORR性能至关重要.所制得Fe_(3)C@CNTs/NC-M催化剂结构先进,在碱性溶液中表现出良好的长期稳定性和电催化ORR性能,其半波电位和极限电流分别达到0.941 V和6.31 mA cm^(-2).此外,该电催化剂在甲醇溶液中具有较强的耐受性和良好的稳定性.Fe_(3)C@CNTs/NC-M锌空气电池(ZAB)具有1.525 V的开路电位,420 mA cm^(-2)时的峰值功率密度为348 mW cm^(-2),10 mA cm^(-2)时的最大容量为843 mA h g_(Zn)^(-1).因此,这种合成策略为构建具有有效和稳定的ORR性能的MOF基电催化材料提供了一条有效途径.

主 题 词：metal-organic frameworks carbon nanotubes N-doped carbon matrix oxygen reduction reaction Zn-air battery 

学科分类：081705[081705] 07[理学] 070205[070205] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 080501[080501] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-023-2768-3

馆 藏 号：203126125...