铁纳米颗粒被多个异质原子合的碳框架所限制,用于驱动CO2电解的水性Zn-空气电池
Tianwei Wang1, Quan Zhang1, Kang Lian2
1Institute for New Energy Materials & Low-Carbon Technologies, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China.
Journal of colloid and interface science
|November 7, 2023
概括
这项研究开发了来自MOF的新型铁纳米颗粒,被和辅助的碳框架 (Fe-NP/MNCF) 限制. 这些催化剂使用空气电池有效地转化二氧化碳,显示了可持续能源应用的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 是具有高表面积的导电碳材料的宝贵前体,非常适合支持金属纳米粒子.
- 通过多酸剂调整MOF结构和表面积,为设计高效催化剂提供了先进的策略.
- 开发用于氧气减排 (ORR) 和二氧化碳减排 (CO2RR) 的双功能催化剂对于能源转化技术至关重要.
研究的目的:
- 制造Fe-NP/MNCF催化剂,通过修改Fe-doped ZIF-8与基酸水合物 (PMo).
- 研究PMo兴奋剂对催化剂形态和性能的影响.
- 为了证明Fe-NP/MNCF作为双功能ORR和CO2RR催化剂在空气电池 (ZAB) 驱动的CO2电解系统中的应用.
主要方法:
- 合成Fe-NP/MNCF催化剂通过铁化ZIF-8的热解,先用基酸水合物进行预固化.
- 催化剂结构,组成和形态学的表征.
- 使用ZAB系统对ORR和CO2RR活性进行电化学评估.
主要成果:
- 铁NP/MNCF表现出极好的ORR性能,半波电位为0.89V,限制电流密度为6.4 mA cm−2.2.
- 用Fe-NP/MNCF构建的ZAB表现出高的特定容量 (794.8 mAh gZn-1),开放电路电压 (1.475 V) 和功率密度 (111.6 mW cm-2).
- 有效的CO2RR是通过CO法拉第效率为87.5%和电流密度为10mA cm-2在-0.9V与RHE之间实现的,同时具有强大的催化稳定性.
结论:
- 胺兴奋剂有效地影响MOF衍生的催化剂的结构和功能.
- Fe-NP/MNCF 作为一种高效的双功能催化剂,用于 ZAB 驱动的 CO2 电解.
- 这项工作提出了一种新的方法,用于从MOF中制备先进的碳基催化剂,用于能源应用.
