高酸素還元反応活性を持つエッジ機能化されたポリファロシアニンネットワーク

Shaoxuan Yang^1,2, Yihuan Yu^1,2, Meiling Dou^1,2

¹State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing Key Laboratory of Electrochemical Process and Technology for Materials, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, P.R. China.

Journal of the American Chemical Society

|September 18, 2020

まとめ

研究者らは効率的な電気触媒を可能にする 2D結合アロマティックネットワーク (CAN) を開発した. これらの新材料は酸素還元反応と亜鉛空気電池で優れた性能を示し,プラチナ触媒の有望な代替品を提供します.

科学分野:

材料科学
電気化学
ナノテクノロジー

背景:

二次元 (2D) 結合アロマティックネットワーク (CAN) は,エネルギーアプリケーションに不可欠です.
酸素還元反応 (ORR) のための効率的な電気触媒の開発は,クリーンエネルギー技術にとって不可欠です.

研究の目的:

新しい2DCANをボールメーリング技術で作る
これらのCANのORRの電解活性と亜鉛空気電池での性能を評価する.

主な方法:

ポリメリックコバルトフタロシアニンの前駆体による2D CANの製造.
アロマティック酸アンヒドリド代替剤 (テトラフェニルフタルアンヒドリド) で機能化.
材料の特性 (層の厚さ,表面積,活性部位) と電気化学的試験

主要な成果:

最適なCANは,高BET表面積 (92 m2 g−1) を有する均一で薄い層 (2.9 nm) を示した.
よく定義され,高曝露のCo-N4活性サイトが達成されました.
電気触媒ORR活性度は44mA mg−1で,Pt/ C触媒の1. 2~6. 0倍に優れていた.
これらの触媒を搭載した亜鉛空気電池は,高電力密度 (137 mW cm−2 面積,0.68 W mg−1 質量) を達成した.

結論:

開発されたサポートフリーと熱分解フリー戦略は,2D材料合成のための新しい経路を提供します.
これらの2D CANは,クリーンなエネルギーの変換と貯蔵のための効率的な電気触媒として優れた可能性を示しています.

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