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高活性、耐用的無貴金屬電催化劑的合理設(shè)計對于可充電鋅空氣電池(ZABs)和水分解的工業(yè)化尤為重要。

Appl. Catal. B Environ.：N, P摻雜的碳納米管用于水分解和可充電鋅空電池

基于此，中國地質(zhì)大學(xué)楊澤惠等人報告了一種通過一鍋熱解法制備的N, P共摻雜碳納米管限制的WN-Ni Mott-Schottky異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米粒子(WN-Ni@N, P-CNT)新型三功能電催化劑。由于WN-Ni Mott-Schottky的異質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子級的水解離和電荷轉(zhuǎn)移加速，該催化劑WN-Ni@N, P-CNT在高電流密度下表現(xiàn)出類似Pt的析氫(HER)催化活性。此外，WN-Ni@N, P-CNT也實現(xiàn)了優(yōu)異的析氧反應(yīng)(OER)活性，僅需268 mV的過電位就可達(dá)到10 mA cm^-2的電流密度，優(yōu)于商業(yè)IrO₂；而在堿性介質(zhì)中的全水解僅需1.57 V即可達(dá)到10 mA cm^-2的電流密度。此外，WN-Ni@N, P-CNT(0.84 V vs. RHE)的半波電位也接近于Pt/C。

由于其優(yōu)異的ORR和OER活性，組裝的可充電ZAB的功率密度比Pt/C||IrO₂高1.8倍(126.2 mW cm^-2?vs 71 mW cm^-2)。由于其獨特的結(jié)構(gòu)，該催化劑在330小時的放電-充電過程后仍能保持出色的電池性能。這項工作為構(gòu)建用于可持續(xù)能源應(yīng)用的替代非貴金屬多功能電催化劑提供了一種新策略。

N, P doped carbon nanotubes confined WN-Ni Mott-Schottky heterogeneous electrocatalyst for water splitting and rechargeable zinc-air batteries,?Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120511

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