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Heterogeneous interface engineering to enhance oxygen electrocatalytic activity for rechargeable zinc–air batteries
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-20 , DOI: 10.1039/d4qi02213k Tao-Tao Li, Yu-Rui Ji, Yi-Meng Wu, Peng-Fei Wang, Zong-Lin Liu, Jie Shu, Ting-Feng Yi
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-20 , DOI: 10.1039/d4qi02213k Tao-Tao Li, Yu-Rui Ji, Yi-Meng Wu, Peng-Fei Wang, Zong-Lin Liu, Jie Shu, Ting-Feng Yi
The electrocatalytic activity of catalysts can be significantly enhanced through the utilization of heterogeneous structures. Nevertheless, the optimization of both catalytic activity and durability via heterojunction engineering remains a considerable challenge. In this work, we fabricated electrocatalysts of Co/CoO heterojunctions on a highly porous hollow carbon material. The formation of heterojunctions increases the abundance of accessible active sites and optimizes the electrocatalytic reaction kinetics and reactivity. Thus, the prepared catalysts (Co/CoO@N–C-40) deliver robust and stable bifunctional oxygen electrocatalytic activity during the oxygen reduction/evolution reaction (ORR/OER) process. The performance of rechargeable zinc–air batteries (ZABs) greatly depends on bifunctional oxygen electrocatalysts, which are crucial for efficient charging and discharging processes. Consequently, the Co/CoO@N–C-40-based ZABs have superior cycling stability (750 h) and show a stable energy efficiency of 55.10% at 10 mA cm−2 (53.46% after 555 h). This work offers a high-quality oxygen electrocatalyst for ZABs and extends the application of heterogeneous interfacial catalysts in various energy storage and conversion devices.
中文翻译:
提高可充电锌-空气电池氧电催化活性的非均相界面工程
通过利用非均相结构,可以显著提高催化剂的电催化活性。尽管如此,通过异质结工程优化催化活性和耐久性仍然是一个相当大的挑战。在这项工作中,我们在高度多孔的空心碳材料上制造了 Co/CoO 异质结的电催化剂。异质结的形成增加了可接近活性位点的丰度,并优化了电催化反应动力学和反应性。因此,制备的催化剂 (Co/CoO@N–C-40) 在氧还原/析出反应 (ORR/OER) 过程中提供稳定且稳定的双功能氧电催化活性。可充电锌空气电池 (ZAB) 的性能在很大程度上取决于双功能氧电催化剂,这对于高效的充电和放电过程至关重要。因此,基于 Co/CoO@N-C-40 的 ZAB 具有出色的循环稳定性 (750 h),并在 10 mA cm-2 下显示出 55.10% 的稳定能效(555 小时后为 53.46%)。这项工作为 ZABs 提供了一种高质量的氧电催化剂,并扩展了非均相界面催化剂在各种储能和转换器件中的应用。
更新日期:2024-11-20
中文翻译:
提高可充电锌-空气电池氧电催化活性的非均相界面工程
通过利用非均相结构,可以显著提高催化剂的电催化活性。尽管如此,通过异质结工程优化催化活性和耐久性仍然是一个相当大的挑战。在这项工作中,我们在高度多孔的空心碳材料上制造了 Co/CoO 异质结的电催化剂。异质结的形成增加了可接近活性位点的丰度,并优化了电催化反应动力学和反应性。因此,制备的催化剂 (Co/CoO@N–C-40) 在氧还原/析出反应 (ORR/OER) 过程中提供稳定且稳定的双功能氧电催化活性。可充电锌空气电池 (ZAB) 的性能在很大程度上取决于双功能氧电催化剂,这对于高效的充电和放电过程至关重要。因此,基于 Co/CoO@N-C-40 的 ZAB 具有出色的循环稳定性 (750 h),并在 10 mA cm-2 下显示出 55.10% 的稳定能效(555 小时后为 53.46%)。这项工作为 ZABs 提供了一种高质量的氧电催化剂,并扩展了非均相界面催化剂在各种储能和转换器件中的应用。