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1成果簡介


錨定在碳上的過渡金屬氮化物作為氧還原催化劑被廣泛用於鋅空氣電池。然而，過渡金屬氮化物的尺寸和碳襯底的厚度往往難以控制。本文，江蘇大學徐麗等研究人員在《Carbon》期刊發表名為「CoN nanoparticles anchored on ultra-thin N-doped graphene as the oxygen reduction electrocatalyst for highly stable zinc-air batteries」的論文，研究通過1, 10-菲咯啉的配位與聚乙烯亞胺的插層效應的組合策略，合成了錨定在超薄氮摻雜石墨烯電催化劑（CoN/UNG）上的CoN納米粒子。聚乙烯亞胺可以嵌入石墨烯層並阻止石墨烯的堆積，從而實現超薄納米片結構。

1, 10-菲咯啉的氮原子上的孤對電子可以與Co2+鍵合形成Co-N配位，然後限制Co元素的聚集。最後，小尺寸的CoN納米粒子成功地錨定在超薄的氮摻雜石墨烯上。CoN/UNG 的半波電位相對於RHE 為0.87V，具有優異的電化學 ORR 性能和高穩定性。CoN/UNG基鋅空氣電池的功率密度為149.3 mW cm-2，比容量為917.2 mAh g-1，循環穩定性為350h。新的組合策略有利於合理設計小尺寸過渡金屬氮化物錨定超薄氮摻雜石墨烯催化劑，推動鋅空氣電池的應用。

2圖文導讀

方案 1。CoN/UNG催化劑製備過程示意圖。

圖1。(a) CoN/UNG、(b) CoN/NG-PEI、(c) CoN/NG- o - phen 和 (d) UNG 的 SEM 圖像。(e) CoN/UNG 的 TEM 和 HRTEM 圖像。(f) CoN/NG-PEI、(g) CoN/NG- o - phen 和 (h) UNG 的 TEM 圖像。(i) CoN/UNG、(j) CoN/NG-PEI、(k) CoN/NG- o - phen 和 (l) UNG 的 AFM 圖像。

圖 2。(a) XRD 圖案和 (b) CoN/UNG、CoN/NG-PEI 和 CoN/NG- o - phen 和 UNG 的拉曼光譜。(c) Co 2p 和 (d) N 1s的 CoN/UNG、CoN/NG-PEI 和 CoN/NG- o -phen 的 XPS 光譜。

圖4。基於 CoN/UNG 和基於 Pt/C的電池的性能

3小結


基於 CoN/UNG 的鋅空氣電池具有出色的 350 小時充放電循環穩定性。這項工作為合成用於鋅空氣電池的過渡金屬氮化物催化劑提供了一種考慮碳基底厚度和粒徑的雙重調控策略。

文獻：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.04.043

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來源：文章來自Carbon網站，由材料分析與應用整理編輯。

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