ACS Sustainable Chem. Eng.: ”钻石-项链”状碳纳米管偶联N配位磷酸钴纳米晶体用作ORR和OER的双功能电催化剂

雨辰

2021-01-22

探索既适用于氧还原反应(ORR)又适用于析氧反应(OER)的高效非贵金属双功能电催化剂是发展可充电金属-空气电池的迫切需要。

有鉴于此，南开大学袁忠勇教授等人，通过简便的水热碳化方法合成了“钻石-项链”状的与碳纳米管偶联的N配位磷酸钴纳米晶体（CoPiC-DP/CNT），并用作ORR和OER的双功能电催化剂。

本文要点

1）碳纳米管充当“链”的载体，“钻石”样的N配位磷酸钴纳米晶体起催化活性位点的作用，由磷酸盐类配体“连接体”衍生的N掺杂碳不仅能保护“钻石”不被浸出，还能促进传质。

2）这种先进的结构和组成特征使CoPiC-DP/CNTs具有良好的ORR和OER电化学活性。为了探究CoPiC-DP/CNTs对ORR的活性贡献，通过调整磷酸钴前体的磷酸盐配体类型，合理控制其活性成分，制备了一系列磷酸钴-碳杂化物。从结构表征和电化学测量这些钴磷酸盐-碳杂化物的综合研究证实，N配位的钴位点和合适的碳底物对于增强电催化性能至关重要。

3）此外，采用这些制备的CoPiC-DP/CNTs作为空气阴极的液态和固态锌-空气电池，其充放电电位间隙减小，功率密度高，循环耐久性强，有利于开发柔性/便携电子设备。

参考文献：

Lei Chen et al. Insight into the Active Contribution of N-Coordinated Cobalt Phosphate Nanocrystals Coupled with Carbon Nanotubes for Oxygen Electrochemistry. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08328

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c08328