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Porous carbon nanosheets loaded Co4N as ORR/OER bifunctional catalysts for zinc-air battery
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.161212 Beibei Li , Yangyang Ren , Guichao Zhang , Chenhao Lv , Lanlan Li , Xiaojing Yang , Zunming Lu , Xinghua Zhang , Xiaofei Yu
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.161212 Beibei Li , Yangyang Ren , Guichao Zhang , Chenhao Lv , Lanlan Li , Xiaojing Yang , Zunming Lu , Xinghua Zhang , Xiaofei Yu
Efficient and durable oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR) bifunctional electrocatalysts are critical for the development of zinc-air battery (ZAB). Unfortunately, conventional commercial catalysts usually display selective activity in only one reaction and cannot efficiently catalyze the two reactions at the same time. In this paper, porous carbon nanosheets loaded Co4 N (Co4 N/PNC) were prepared by pyrolysis of SiO2 @ZnCo-ZIF. Due to the hierarchical pore structure, large specific surface area, abundant active sites, excellent electron transfer and mass transmission, the Co4 N/PNC obtained at 920 °C (Co4 N/PNC-920) exhibited outstanding ORR and OER catalytic activities. Furthermore, the assembled Co4 N/PNC-920-based rechargeable ZAB displayed a discharge power density of 170.7 mW·cm−2 , a specific capacity of 801.1 mA·hg−1 and an excellent durability, implying that Co4 N/PNC-920 could be utilized as a bifunctional and highly active catalyst in ZABs.
中文翻译:
负载 Co4N 的多孔碳纳米片作为锌空气电池的 ORR/OER 双功能催化剂
高效耐用的析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) 双功能电催化剂对于锌空气电池 (ZAB) 的发展至关重要。遗憾的是,传统的商业催化剂通常仅在一个反应中表现出选择性活性,并且无法同时有效地催化两个反应。本文通过SiO2@ZnCo-ZIF 热解制备了负载 Co4N 的多孔碳纳米片 (Co4N/PNC)。由于多级孔结构、大比表面积、丰富的活性位点、优异的电子传递和传质,在 920 °C 下获得的 Co4N/PNC (Co4N/PNC-920) 表现出优异的 ORR 和 OER 催化活性。此外,组装的基于 Co4N/PNC-920 的可充电 ZAB 显示出 170.7 mW·cm-2 的放电功率密度、801.1 mA·hg-1 的比容量和优异的耐久性,这意味着 Co4N/PNC-920 可用作 ZAB 中的双功能和高活性催化剂。
更新日期:2024-09-13
中文翻译:
负载 Co4N 的多孔碳纳米片作为锌空气电池的 ORR/OER 双功能催化剂
高效耐用的析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) 双功能电催化剂对于锌空气电池 (ZAB) 的发展至关重要。遗憾的是,传统的商业催化剂通常仅在一个反应中表现出选择性活性,并且无法同时有效地催化两个反应。本文通过SiO2@ZnCo-ZIF 热解制备了负载 Co4N 的多孔碳纳米片 (Co4N/PNC)。由于多级孔结构、大比表面积、丰富的活性位点、优异的电子传递和传质,在 920 °C 下获得的 Co4N/PNC (Co4N/PNC-920) 表现出优异的 ORR 和 OER 催化活性。此外,组装的基于 Co4N/PNC-920 的可充电 ZAB 显示出 170.7 mW·cm-2 的放电功率密度、801.1 mA·hg-1 的比容量和优异的耐久性,这意味着 Co4N/PNC-920 可用作 ZAB 中的双功能和高活性催化剂。