Materials Reports: Energy发表我课题组具有核壳结构的Co/Ni 双金属嵌入杂原子掺杂多孔碳基双功能催化剂文章
近日，Materials Reports: Energy报道了我课题组开发的一种具有特殊核壳结构的Co/Ni 双金属嵌入杂原子掺杂多孔碳基双功能催化剂，及其用于可充电锌-空气电池获得的优异性能。论文题目为Co/Ni dual-metal embedded in heteroatom doped porous carbon core-shell bifunctional electrocatalyst for rechargeable Zn-air batteries. Mater Rep Energy. 2022; 2: 100090。
合理构建高效、廉价的双功能电催化剂以促进析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)，对可充电金属-空气电池的广泛应用至关重要。为此，课题组设计了一种核壳结构催化剂——Co/Ni双金属嵌入氮掺杂多孔碳(CoNi@NPC)，该催化剂在介孔SiO2的辅助下（介孔SiO2可有效抑制金属位点的聚集）于N2气氛中热解CoNi-MOFs，并通过湿法化学蚀刻去除覆盖层介孔SiO2制备。所得CoNi@NPC的ORR半波电位高达0.77 V，尤其在6 M KOH中的OER过电位仅为101mV，且稳定性高，性能优于商业Pt/C-RuO2。此外，采用CoNi@NPC作为空气电极自制锌-空气电池在长期充放电测试中稳定性优异，其最大功率密度为224 mW cm−2。CoNi@NPC双功能催化剂对ORR和OER性能的提高主要归功于其独特的核壳结构，以及双金属活性位点与杂原子掺杂碳之间的强协同效应。该研究为可充电金属-空气电池用非贵金属双功能催化剂的设计开辟了新的途径。
论文第一作者为2022届硕士毕业生李君，论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666935822000210