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Graphene‐Encapsulated Co9S8 Nanoparticles on N,S‐Codoped Carbon Nanotubes: An Efficient Bifunctional Oxygen Electrocatalyst
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2019-06-24 , DOI: 10.1002/cssc.201900383 Nan Jia 1 , Jing Liu 1 , Yunshan Gao 1 , Pei Chen 1 , Xinbing Chen 1 , Zhongwei An 1 , Xifei Li 2 , Yu Chen 1
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2019-06-24 , DOI: 10.1002/cssc.201900383 Nan Jia 1 , Jing Liu 1 , Yunshan Gao 1 , Pei Chen 1 , Xinbing Chen 1 , Zhongwei An 1 , Xifei Li 2 , Yu Chen 1
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An inexpensive and efficient bifunctional electrocatalyst for the oxygen reduction reaction (ORR) and the oxygen evolution reaction (OER) is central to the rechargeable zinc–air battery. Herein, a nanohybrid, in which N,S‐codoped carbon nanotubes were decorated with Co9S8 nanoparticles encapsulated in porous graphene layers, was fabricated by a one‐step heat‐treatment process. The N,S dopant species were the major active sites for the ORR, and Co9S8 nanoparticles were mainly responsible for the OER. Compared with commercial 20 wt % Pt/C and Ir/C electrocatalysts, this nanohybrid exhibited a comparable ORR half‐wave potential (0.831 V vs. reversible hydrogen electrode) and OER potential (1.591 V at 10 mA cm−2), better long‐term stability in an alkaline medium, and a narrower potential gap (0.76 V) between ORR and OER. Furthermore, as air electrode of the rechargeable zinc–air battery, it delivered a low charge–discharge voltage gap (0.65 V at 5 mA cm−2), high open‐circuit potential (1.539 V), good specific capacity (805 mA h g
at 5 mA cm−2), and excellent cycling stability (48 h), superior to those of commercial Pt/C and Ir/C catalysts, and thus showed promise for applications in renewable energy conversion devices.
中文翻译：
N，S-掺杂碳纳米管上的石墨烯包裹的Co9S8纳米颗粒：高效的双功能氧电催化剂
一种廉价而有效的用于氧还原反应（ORR）和氧释放反应（OER）的双功能电催化剂是可充电锌-空气电池的核心。本文通过一步热处理工艺制备了一种纳米杂化体，其中N，S掺杂的碳纳米管被包裹在多孔石墨烯层中的Co 9 S 8纳米颗粒装饰。N，S掺杂物是ORR的主要活性位点，而Co 9 S 8纳米颗粒则是OER的主要来源。与市售的20 wt％的Pt / C和Ir / C电催化剂相比，这种纳米杂化物表现出相当的ORR半波电势（0.831 V对可逆氢电极）和OER电势（在10 mA cm -2时为1.591 V）），在碱性介质中具有更好的长期稳定性，以及ORR和OER之间的电势差（0.76 V）更窄。此外，作为锌-空气可充电电池的空气极，它提供了低的充放电电压间隙（5 mA cm -2时为0.65 V ），高开路电位（1.539 V），良好的比容量（805 mA h g）在5 mA cm -2的温度下）和出色的循环稳定性（48 h），优于商用Pt / C和Ir / C催化剂，因此显示出可用于可再生能源转换设备的前景。
更新日期：2019-06-24
at 5 mA cm−2), and excellent cycling stability (48 h), superior to those of commercial Pt/C and Ir/C catalysts, and thus showed promise for applications in renewable energy conversion devices.
中文翻译：
N，S-掺杂碳纳米管上的石墨烯包裹的Co9S8纳米颗粒：高效的双功能氧电催化剂
一种廉价而有效的用于氧还原反应（ORR）和氧释放反应（OER）的双功能电催化剂是可充电锌-空气电池的核心。本文通过一步热处理工艺制备了一种纳米杂化体，其中N，S掺杂的碳纳米管被包裹在多孔石墨烯层中的Co 9 S 8纳米颗粒装饰。N，S掺杂物是ORR的主要活性位点，而Co 9 S 8纳米颗粒则是OER的主要来源。与市售的20 wt％的Pt / C和Ir / C电催化剂相比，这种纳米杂化物表现出相当的ORR半波电势（0.831 V对可逆氢电极）和OER电势（在10 mA cm -2时为1.591 V）），在碱性介质中具有更好的长期稳定性，以及ORR和OER之间的电势差（0.76 V）更窄。此外，作为锌-空气可充电电池的空气极，它提供了低的充放电电压间隙（5 mA cm -2时为0.65 V ），高开路电位（1.539 V），良好的比容量（805 mA h g）
在5 mA cm -2的温度下）和出色的循环稳定性（48 h），优于商用Pt / C和Ir / C催化剂，因此显示出可用于可再生能源转换设备的前景。
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