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

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是鋅空氣電池、鋰空氣電池、燃料電池以及電化學分解水制氫等能量存儲與轉換技術的核心反應，然而它們均是動力學慢反應，都需要使用催化劑來加速它們的反應，從而提高存儲和轉換效率。在單一催化劑上實現(xiàn)多功能電催化一直是該領域研究的熱點和重點，這對于降低上述能量存儲與轉換器件結構的復雜性、大幅度提高性能，促進它們的產(chǎn)業(yè)化都具有重要意義。銀鳳翔-陳標華課題組的何小波副研究員利用CoNi-雙金屬有機骨架材料為前驅體，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擁有98.6%的理論比容量和74.8%的理論能量密度，并且超過100小時運行后鋅空氣電池的性能幾乎沒有衰減。深入的構-效關系研究發(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鍵作用。這種關鍵作用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（一）少量氧化層“富含”氧空位，氧空位促進了從CoNi合金納米顆粒（核心）到氮/氧共摻雜碳（外殼）的電子轉移，從而優(yōu)化了在電催化過程中起直接催化作用的氮/氧共摻雜碳中活性位的電子結構及其對反應物種的吸脫附能力，最終使得CoNi合金納米顆粒（核心）和氮/氧共摻雜碳（外殼）在多功能電催化過程中能夠分別“間接”與“直接”地貢獻各自的作用；（二）“富含”氧空位的少量氧化層還增強了催化劑的整體導電性，從而促進了催化劑、電解液與氣態(tài)反應物（產(chǎn)物）之間的三相界面電荷轉移，最終有利于加速多功能電催化反應過程。

此項研究得到了江蘇省綠色催化重點實驗室、國家自然科學基金以及江蘇省自然科學基金的資助，并于近日發(fā)表于國際頂級期刊Journal of Materials Chemistry A上。因該項研究工作的創(chuàng)新性和對本領域研究的重要貢獻，Journal of Materials Chemistry A將其評為“熱點論文”（Hot Papers）。

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

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