超交联聚合物衍生碳涂层Fe-Ni合金/CNT作为可充电空气电池的双功能电催化剂
Arindam Modak1, Ankita Phutela2, Aniruddha Kundu3,4
1Amity Institute of Applied Science (AIAS), Amity University, Noida, Uttar Pradesh 201313, India.
The journal of physical chemistry letters
|January 22, 2025
概括
来自金属有机聚合物的新双金属电催化剂显示了氧降解和演化反应的增强性能. 这些催化剂,特别是碳涂 CNTs 上的 Ni/Fe,提高了空气电池的效率.
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:
- 氧降解反应 (ORR) 和氧演化反应 (OER) 对能量转换装置至关重要.
- 金属有机聚合物为具有层次性多孔结构的先进金属/碳电催化剂提供了一个有前途的途径.
研究的目的:
- 为ORR和OER开发和评估由金属有机聚合物衍生的新型双金属电催化剂.
- 研究基于Ni/Fe和Cu/Fe的催化剂在碳涂层碳纳米管 (CNT) 上的性能.
主要方法:
- 用Ni/Fe和Cu/Fe活性位点装饰的碳涂层CNTs的合成.
- 电化学表征包括循环电压测量和极化曲线.
- 用于材料分析的X射线光电子光谱 (XPS) 和X射线吸收光谱 (XAS).
- 密度函数理论 (DFT) 计算以支持实验发现.
主要成果:
- 与C@CNT[Cu]相比,C@CNT[Ni]的ORR和OER活动优于C@CNT[Cu].
- 与Cu/Fe相比,Ni/Fe催化剂表现出更高的启动电位 (0.99V与RHE相比) 和较低的Tafel斜率 (40.2 mV dec-1).
- C@CNT[Ni]的增强性能归因于Ni-Fe合金效应.
- 在空气电池中,C@CNT[Ni]显示出双功能活性和出色的性能 (60%的能效,0.78V的电压间隙,120小时循环).
结论:
- 金属有机聚合物衍生的双金属电催化剂,特别是Ni/Fe@CNTs,对ORR和OER非常有效.
- 这些催化剂为开发高效和持久的储能和转化系统提供了可行的途径.
- 该研究强调了这些材料在清洁能源应用中的潜力,特别是空气电池.
