王磊/刘晓斌AFM：1D/3D三功能催化剂用于锌-空气电池和自供电全分解水

开发用于氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的低成本、高效、稳定的三功能电催化剂仍然是一个重大挑战。

因此，青岛科技大学王磊、刘晓斌等报道了一种沸石咪唑酯骨架(ZIF)衍生的三功能电催化剂(CoFeN-NCNTs//CCM)，由嵌入1D N掺杂碳纳米管修饰的3D十字形碳基质(NCNTs//CCM)Co_5.47N和Co₇Fe₃(CoFeN)组成。

王磊/刘晓斌AFM：1D/3D三功能催化剂用于锌-空气电池和自供电全分解水

Co_5.47N/Co₇Fe₃(CoFeN)强大的界面共轭和CoFeN-NCNTs//CCM的1D/3D层次结构可以产生更多的活性位点并显示出高表面积。

作为三功能电催化剂，CoFeN-NCNTs//CCM表现出高 ORR(E_1/2 = 0.84 V)、OER(E_{j = 10} = 320 mV)和HER (E_j=10= -151 mV)活性和高稳定性。另外，ORR和OER的双功能活性参数(ΔE)为0.72 V，甚至优于商业20% Pt/C和RuO₂电催化剂 (0.77 V)。

CoFeN-NCNTs//CCM用作锌-空气电池的阴极时，它显示出增强的充放电性能，电流密度为10 mA cm^-2时的间隙电压为0.76 V，功率密度高达145 mW cm^-2。当用作整个水分解的阴极和阳极时，仅需1.63 V的低电池电压即可实现10 mA cm^-2的电流密度并具有显着的稳定性。

此外，基于CoFeN-NCNTs//CCM的可充电锌空气电池用于驱动整体水分解，实现了器件集成的实际应用。这项工作为开发用于可再生能源技术的1D/3D异构催化剂铺平了道路。

1D/3D Heterogeneous Assembling Body as Trifunctional Electrocatalysts Enabling Zinc-Air Battery and Self-Powered Overall Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107608

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