三单位联合ACS Nano: 一石二鸟！多种掺杂剂同时改善ORR和增强催化剂锚定强度

介孔碳负载的非贵金属催化剂被认为是提高金属-空气电池氧还原反应(ORR)活性的有效催化剂。然而，由于催化剂在反应过程中会脱离碳基体而导致催化剂活性下降。

基于此，哈尔滨工业大学(深圳)林熹、胡凯龙、上海电子信息职业技术学院罗敏和上海交通大学Kolan Madhav Reddy等利用MnS纳米颗粒与碳表面N，S掺杂剂的相互作用，在MnS/碳界面上形成了Mn-N和Mn-S键，这也使得MnS牢牢锚定在介孔碳骨架上。

所制备的MnS/NS-C电催化剂在碱性介质中具有优异的ORR性能，起始电位(E_onset)和半波电位(E_1/2)分别为1.07 V_RHE和0.88 V_RHE，远优于商业20% Pt/C。

在0.6 V_RHE的电位下，MnS/NS-C连续运行100小时后仍保留88.3%的初始电流，表现出极好的长期稳定性。

此外，MnS/NS-C经过1000和5000个CV循环后，E_1/2值仅分别下降3 mV和10 mV，这也证实了其优异的耐久性。

密度泛函理论(DFT)计算表明，N，S掺杂调整了MnS/碳界面的电荷分布，导致碳载体上的电荷积累和局域化，降低了Mn的d带中心，促进了氧中间体在Mn位点上的吸附，降低决速步的能垒。

此外，实使用MnS/NS-C组装的柔性铝-空气电池的峰值功率密度为134.6 mW cm^-2，在35 h后仍能稳定放电。为了验证组装电池的灵活性，在0°、60°、120°和180°弯曲的情况下，铝-空气电池放电性能没有受到明显影响，这显示出其作为柔性器件的巨大潜力。

Simultaneous Improvement of Oxygen Reduction and Catalyst Anchoring via Multiple Dopants on Mesoporous Carbon Frameworks for Flexible Al-Air Batteries. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c08332

原创文章，作者：华算老司机，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2022/11/25/ee941862e1/

三单位联合ACS Nano: 一石二鸟！多种掺杂剂同时改善ORR和增强催化剂锚定强度

相关推荐