邵敏华/刘畅/李金成AFM: 双相碳用于可充电锌-空电池的双功能氧电催化剂

可充电锌-空电池(ZABs)由于其能量密度大、安全性高、成本低和环境友好受到广泛关注。开发低成本、高性能、耐用的双功能ORR/OER电催化剂对于促进可充电ZAB的商业应用具有重要意义。

香港大学邵敏华、中国科学院刘畅和昆明理工大学李金成等人报道了由CNT负载的单原子Co位点和碳-多面体锚定的Co纳米物种组成的双相碳基催化剂(CNT@CoSA-Co/NCP)，表现出优异的电催化活性和耐用性。

CNT@CoSA-Co/NCP具有双相碳纳米结构，一相是CNT负载的单原子金属催化剂(单原子相)，具有高ORR活性。

另一种是碳锚定的纳米级金属物质(纳米级相)，显示出优异的OER 活性。独立的两相通过导电碳纳米管集成到同一催化剂中，有利于多步电子转移并减轻放电-充电循环过程中活性部件的结构失效。

CNT@CoSA-Co/NCP双相碳催化剂在10 mA cm^-2电流密度下的OER电位和ORR半波电位之间显示出0.74 V的小过电位差，且利用其组装的ZAB具有172 mW cm^-2的大功率密度。

另外，CNT@CoSA-Co/NCP双相碳催化剂在5 mA cm^-2下显示出 0.51 V的小充放电电位差、71.88%的高能量效率和出色的充放电循环稳定性。

Dual-phasic carbon with Co single atoms and nanoparticles as a bifunctional oxygen electrocatalyst for rechargeable Zn-air batteries. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103360

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