表面修饰的多孔氮化碳催化剂在锌空电池中的应用

来源: X-MOL 2017-09-20 16:22

氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是燃料电池和金属空气电池等能量转换系统中一个非常重要的基本反应。近些年发展的氮掺杂碳材料因可以实现较高的ORR活性,且价格低廉、原料来源丰富,在能源储存及转化领域中具有巨大的应用潜力。而较低的氮含量以及单一的活性物种限制了氮掺杂碳材料在金属空气电池中的实际应用。大量的研究转而寻找具有更高氮含量的替代品,实验表明氮化碳聚合物(g-C3N4)具有丰富的氮活性位点,但是导电性差、比表面积小等特征不利于该类材料在电催化及金属空气电池中的应用。


针对这些问题,中佛罗里达大学的Wenhan Niu博士和Yang Yang教授等人利用自上而下的合成方法制备出非晶CoSx纳米颗粒修饰的g-C3N4催化剂,并将其应用于电催化和金属空气电池中(图1)。他们首先通过高温条件下氧气刻蚀的方法合成出具有网状结构的g-C3N4,然后进一步将g-C3N4与石墨烯混合,经过硫化等步骤制备出非晶CoSx修饰的g-C3N4催化剂。其中网状结构能够为g-C3N4提供较大的表面积以及反应分子传输通道,同时CoSx在最大程度上提高了g-C3N4表面的导电性,并实现了g-C3N4在ORR和OER中的双功能催化作用。相关研究成果发表在Advanced Energy Materials 上,Wenhan Niu博士为论文的第一作者,中佛罗里达大学的Zhao Li和Kyle Marcus对该工作做出了同等贡献。


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