通过将Co₉S₈纳米粒子嵌入到Co单个原子中以定多孔碳框架来提高氧气减少的耐用性

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 高效和成本效益的电催化剂对于水性空气电池 (ZAB) 的广泛采用至关重要.
• 氧降解反应 (ORR) 是 ZAB 中的一个关键过程,其效率直接影响电池性能和耐用性.
• 现有的催化剂,例如以为基础的催化剂,面临着与性环境中的成本和长期稳定性相关的挑战.

研究的目的:

• 开发一种具有增强耐久性的新型混合电催化剂,用于水性空气电池 (ZAB) 中的氧降解反应 (ORR).
• 研究一种用于嵌入硫化物纳米粒子和单个原子在多孔碳框架中的简易合成策略.
• 与商业催化剂相比,评估合成电催化剂的催化活性和长期稳定性.

主要方法:

• 使用易于吸附的限制性热解策略来合成Co9S8/CoSA-PC混合电催化剂.
• 离子被吸附在富含氧气的多孔碳纳米薄膜上,然后与氨酸进行热解以形成单个Co原子 (Co-SAs) 并嵌入Co9S8纳米粒子.
• 在性条件下测试了电催化剂的ORR性能,并在组装的ZAB中评估了它的有效性.

主要成果:

• Co9S8/CoSA-PC电催化剂表现出卓越的ORR催化活性,半波潜力为0.82V.
• 它表现出优越的长期耐用性,在骑行80小时后保持80%的活动,超过商业Pt/C.
• 使用这种催化剂的ZAB实现了高特定容量764 mAh gZn-1和221.4 mW cm-2.2的峰值功率密度.

结论:

• 开发的Co9S8/CoSA-PC混合电催化剂为水性ZAB中ORR提供了一个有前途,耐用和高效的替代方案.
• 吸附受限热解策略是有效的,在一个多孔的碳矩阵内创建Co9S8纳米粒子和Co-SAs之间的协同接口.
• 这项工作提出了基于过渡金属硫化物的新型结构设计方法,为先进的储能应用铺平了道路.