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2019-11-28
??近日，東華大學材料科學與工程學院研究團隊在《應用催化B-環(huán)境》發(fā)表滿足可充放電鋅-空氣電池需要的雙效催化劑的高水平論文。
可充放鋅空電池在放電時，陰極發(fā)生氧還原反應（ORR），而在充電過程中發(fā)生氧析出反應（OER），因此可充放電池對陰極催化劑的要求更加苛刻，要求催化劑同時具有氧還原和氧析出的雙效功能。傳統的貴金屬催化劑如Pt和Ir催化性能單一，不能同時兼具ORR和OER的雙功能性，而且價格十分昂貴，阻礙了可充放鋅空電池中的商業(yè)化應用。
針對上述問題，東華大學材料科學與工程學院李光研究員團隊采用同軸靜電紡的方法，將鈷（Co），氮（N）和硫（S）引入到多孔中空碳納米纖維中（HPCNF），經過熱處理之后，成功制備了含有Co9S8納米顆粒、N和S共摻雜的中空碳納米纖維（Co9S8-NSHPCNF）（圖1）。
圖1催化劑形貌和元素分析
圖2 基于Co9S8-NSHPCNF的鋅空氣電池性能
由于Co9S8納米粒子與HPCNF之間的協同作用，較高的比表面積、多孔和中空結構、N和S的摻雜以及良好的導電性，制備出來的Co9S8-NSHPCNF對ORR和OER同時表現出優(yōu)良的催化性能和耐久性。以Co9S8-NSHPCNF為空氣陰極組裝的鋅空氣電池放電峰值功率密度(113 mW cm-2)高于Pt/C (80 mW cm-2)，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)良（圖2）。
相關研究成果以題為“Co9S8 nanoparticles embedded in multiple doped and electrospun hollow carbonnanofbers as bifunctional oxygen electrocatalysts for rechargeable zinc-air battery”發(fā)表在期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（影響因子14.229）上，該論文第一作者為材料學院博士生彭威。該研究成果得到了中國石化股份有限公司資助。
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