Hollow nanocage with skeleton Ni-Fe sulfides modified by N-doped carbon quantum dots for enhancing mass transfer for oxygen electrocatalysis in zinc-air battery

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.122230

   通过结构调控构建用于锌空气电池（ZAB）中氧还原 / 析氧反应（ORR/OER）的非贵金属催化剂至关重要，但稳定结构与高效传质之间的平衡仍不明确。在此，采用选择性刻蚀法合成了具有锚定氮掺杂碳量子点的空心双金属硫化物纳米笼（Ni-Fe-S/NCQDs）。显著的 Ni-Fe-S/3NCQDs 表现出有前景的 0.85V 半波电位（E1/2，ORR）和在 10mA cm−2 时出色的 0.295V 过电位（OER）。Ni-Fe-S/3NCQDs 在 5000 次循环后（ORR）仅有 12.8mV 的 E1/2 负移，在 20 小时测试后（OER）电流密度仅下降 7.05%。具有多孔空心结构（478.35m2 g−1）的 Ni-Fe-S/3NCQDs 有利于传质和活性位点的暴露。氢氧化镍 / 氢氧化铁（原位 X 射线衍射）有助于出色的 OER 活性 / 稳定性。带有 Ni-Fe-S/3NCQDs 的锌空气电池可以在 10mA cm−2 下反复充电和放电 240 小时。它为构建开放空心结构以提高 ORR/OER 性能提供了一种新策略。