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       開發(fā)低成本、耐用的用于氧還原和析氧反應(yīng)的雙功能氧電催化劑是實(shí)現(xiàn)可充電Zn−空氣電池商業(yè)化的關(guān)鍵，但仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本工作采用通用的兩步熱解法制備了將N摻雜石墨烯包裹的CoNi納米合金嵌入到N摻雜碳納米管中。優(yōu)化的CN@NC−2−80 0為ORR提供0.83V的正半波電位，在10 mA cm^-2下為OER提供了400 mV的小過(guò)電位，優(yōu)于目前大多數(shù)非貴重的雙功能氧電催化劑。基于CN@NC−2−80 0的液態(tài)Zn−空氣電池具有1.52V的高開路電壓，172 mW cm⁻²的大峰值功率密度，300 h的長(zhǎng)循環(huán)壽命，而且研制的全固態(tài)Zn−空氣電池還表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性和不同程度的彎曲。這項(xiàng)工作為探索高效耐用的可再生能源電催化劑提供了一條簡(jiǎn)單有效的途徑。
 
 
Figure 1. CN@NC催化劑合成路線示意圖。
 

Figure 2. (a) CN@NC−2−800的SEM， (b) TEM和(c) HRTEM圖像。(d)石墨烯層和(e) CoNi合金的晶格條紋。(f) CN@NC−2−800的EDX元素映射。
 
  
Figure 3. (a)樣品的XRD譜圖，(b)詳細(xì)的XRD譜圖，(c)拉曼光譜，(d)氮?dú)馕?脫附等溫線和孔徑分布(插圖)。
 
  
Figure 4. 樣品的高分辨率XPS光譜(a) Co 2p， (b) Ni 2p， (c) N 1s， (d) c 1s。


Figure 5. (a) CN@NC−2−800、C@NC、N@NC、Pt/C的ORR的LSV曲線和Tafel曲線。(c) CN@NC−2−800旋轉(zhuǎn)速率增大時(shí)的LSV曲線及其對(duì)應(yīng)的K−L曲線(插圖)。(d) LSV曲線，(e) Tafel曲線，和(f) Cdl在1.147Vvs RHE 下， CN@NC−2−800,C@NC, N@NC，和RuO₂的OER。測(cè)試電解液為0.1 M KOH溶液。
 

Figure 6. (a) ORR 和 OER 中不同催化劑的總體極化曲線比較。(b) 液體ZAB 的示意圖。(c) ZAB 的開路圖。(d) 液態(tài) ZAB 的充放電曲線和相關(guān)功率密度。(e) 比容量和 (f) 倍率放電曲線。(g) 液體 ZAB 在 10 mA cm^-2下的循環(huán)曲線。(h) 基于CN@NC-2-800的液態(tài) ZAB驅(qū)動(dòng)小風(fēng)扇的照片。
  

Figure 7. (a)柔性ZAB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(b) CN@NC−2−800制備的柔性ZAB開路圖。(c)柔性ZAB在2mA cm⁻²下的循環(huán)曲線。(d)柔性ZAB在2 mA cm⁻²下不同彎曲狀態(tài)下的循環(huán)曲線。(e)由兩個(gè)可彎曲的ZAB串聯(lián)發(fā)光的紅色LED照片。
 
        相關(guān)研究工作由暨南大學(xué)Dingsheng Yuan課題組于2021年發(fā)表在《ACS Sustainable Chem. Eng.》上，原文：CoNi Nanoalloys @ N-Doped Graphene Encapsulated in N-Doped Carbon Nanotubes for Rechargeable Zn–Air Batteries。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)