酸素還元反応の効率的な電気触媒として階層的に多孔なCoMn-Nドープされた炭素ナノチューブ

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• ナノテクノロジー

背景:

• ポリピロール (PPy) 管は構造上の利点があります.
• コバルト (Co) とマンガネス (Mn) を添加したゼオリスイイミダゾラートフレーム-8 (ZIF-8) は,触媒前駆体を提供する.
• 窒素ドーピングされた炭素ナノチューブ (NCNT) は階層的な多孔性と伝導性を提供します.

研究 の 目的:

• NCNTに固定された新しいCo/Mn-codoped触媒を合成する.
• 酸素還元反応 (ORR) の CoMn@NCNT 触媒の触媒性能を調査する.
• 柔軟で流動的な亜鉛空気電池における触媒の有効性を評価する.

主な方法:

• CoMn-ZIF-8@PPy前駆体の熱分解により,NCNTに均一に固定されたCoMnナノ粒子が形成されます.
• 触媒の構造,組成,および電気化学的性質の特徴
• CoMn@NCNT触媒を用いた流量および柔軟な亜鉛空気電池の組立と試験

主要な成果:

• CoMn@NCNT触媒は階層的な孔構造と高い電子伝導性を表しています.
• 触媒は,0.82Vの半波電位と優れた耐久性を持つ優れたORR活性を示しています.
• CoMn@NCNTで組み立てられたフローと柔軟な亜鉛空気電池は,優れた充電/放電サイクルの性能を示しています.

結論:

• Co/Mn-N_x種を特徴とするCoMn@NCNT触媒は,ORRの触媒活性を大幅に高める.
• NCNTの階層的な孔構造と伝導性は,質量/電子輸送と反応運動を促進します.
• この研究は,再充電可能な亜鉛空気電池のための管状構造を持つ金属,N-コドプ化炭素ベースの二機能電気触媒を作るための実行可能な戦略を提示しています.