【亮點(diǎn)論文】銀鳳翔-陳標(biāo)華課題組在Journal of Materials Chemistry A上發(fā)表“熱點(diǎn)論文”

CoNi alloys with slight oxidation@N,O Co-doped carbon: enhanced collective contributions of cores and shells to multifunctional electrocatalytic activity and Zn–air batteries

Xiaobo He, Fengxiang Yin*, Guoru Li, Biaohua Chen, Shuo Wang and Mingcheng Gu

氧氣還原、氧氣析出以及氫氣析出等小分子電催化反應(yīng)是鋅空氣電池、鋰空氣電池、燃料電池以及電化學(xué)分解水制氫等能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心反應(yīng)，然而它們均是動(dòng)力學(xué)慢反應(yīng)，都需要使用催化劑來(lái)加速它們的反應(yīng)，從而提高存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換效率。在單一催化劑上實(shí)現(xiàn)多功能電催化一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，這對(duì)于降低上述能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、大幅度提高性能，促進(jìn)它們的產(chǎn)業(yè)化都具有重要意義。銀鳳翔-陳標(biāo)華課題組的何小波副研究員利用CoNi-雙金屬有機(jī)骨架材料為前驅(qū)體，開發(fā)了一種“表面輕微氧化的CoNi 合金@氮/氧共摻雜碳”的多功能催化劑。這種多功能催化劑擁有媲美于貴金屬催化劑的氧氣還原、氧氣析出以及氫氣析出的高效電催化性能。更為突出的是，這種電催化劑使得鋅空氣電池?fù)碛?/span>98.6%的理論比容量和74.8%的理論能量密度，并且超過(guò)100小時(shí)運(yùn)行后鋅空氣電池的性能幾乎沒有衰減。深入的構(gòu)-效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑中CoNi合金納米顆粒表面存在的少量氧化層起到了關(guān)鍵作用。這種關(guān)鍵作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（一）少量氧化層“富含”氧空位，氧空位促進(jìn)了從CoNi合金納米顆粒（核心）到氮/氧共摻雜碳（外殼）的電子轉(zhuǎn)移，從而優(yōu)化了在電催化過(guò)程中起直接催化作用的氮/氧共摻雜碳中活性位的電子結(jié)構(gòu)及其對(duì)反應(yīng)物種的吸脫附能力，最終使得CoNi合金納米顆粒（核心）和氮/氧共摻雜碳（外殼）在多功能電催化過(guò)程中能夠分別“間接”與“直接”地貢獻(xiàn)各自的作用；（二）“富含”氧空位的少量氧化層還增強(qiáng)了催化劑的整體導(dǎo)電性，從而促進(jìn)了催化劑、電解液與氣態(tài)反應(yīng)物（產(chǎn)物）之間的三相界面電荷轉(zhuǎn)移，最終有利于加速多功能電催化反應(yīng)過(guò)程。

此項(xiàng)研究得到了江蘇省綠色催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家自然科學(xué)基金以及江蘇省自然科學(xué)基金的資助，并于近日發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊Journal of Materials Chemistry A上。因該項(xiàng)研究工作的創(chuàng)新性和對(duì)本領(lǐng)域研究的重要貢獻(xiàn)，Journal of Materials Chemistry A將其評(píng)為“熱點(diǎn)論文”（Hot Papers）。

 Journal of Materials Chemistry A是材料化學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)刊物，在材料化學(xué)、物理化學(xué)、能源與燃料等學(xué)科領(lǐng)域享有盛譽(yù)，最新影響因子為11.301，中科院分區(qū)為一區(qū)。

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