設(shè)計出價格低廉且性能優(yōu)異的OER、HER和ORR三功能電催化劑對于綠色能量的儲存和轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。
浙江師范大學(xué)胡勇團隊報道了一種用CoFe合金納米晶體 (CoFe@NC/NCHNSs)封裝的N摻雜石墨碳納米片三功能電催化劑，用其組裝的液態(tài)鋅空氣電池和水電解槽表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和耐久性。
作者使用具有豐富官能團作為連接體的2,2′- bipyridy -5,5′-二羧酸(H2bpydc)作為有機配體，將CoFe合金錨定到碳基體上，并提供理想的前驅(qū)體用于制造高度摻氮的碳，以保護合金免受侵蝕和損失。
優(yōu)異的三功能電催化性能可以歸因于豐富的CoFe合金位點和石墨N的高含量摻雜的協(xié)同作用，石墨N和CoFe合金共同促進了氧中間體的形成以及水的解離，從而大大提高了內(nèi)在活性。
在CoFe@NC/NCHNSs催化劑的合成中引入Co和Fe物種，起到了將N錨定在碳基質(zhì)中和生成石墨N物種的重要作用，這對促進高含量石墨N的形成至關(guān)重要，因此進一步提高了電催化活性。
所制備的催化劑對于ORR具有0.92 V的正半波電位(E1/2 )，對于OER和HER，在10 mA cm-2 電流密度下，下分別具有285 mV和120 mV的低過電位。
組裝的液態(tài)鋅空氣電池具有184 mW cm-2的高功率密度和50 h的長期循環(huán)性能，而水電解槽僅需1.665 V的電壓即可提供10 mA cm-2的電流密度。
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
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