原創(chuàng) Mr. Curiosity 能源學(xué)人
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3. 武漢理工大學(xué)木士春教授Appl. Catal. B: Environ.: 氮摻雜碳耦合FeNi3金屬間化合物作為雙功能催化劑用于ORR、OER、鋅空電池
開(kāi)發(fā)兼具OER和ORR性能的雙功能電催化劑對(duì)促進(jìn)綠色能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)技術(shù)具有重要意義。在本文中，武漢理工大學(xué)木士春教授課題組采用一種超簡(jiǎn)易的方法設(shè)計(jì)和制備出氮摻雜碳偶合FeNi3金屬間化合物(FeNi3@NC)。FeNi3@NC材料具有豐富的缺陷和大量的活性中心；并且基于較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，使得該材料在堿性環(huán)境下具有優(yōu)異的OER&ORR性能。在電流密度為10mA/cm-2時(shí)，該催化劑表現(xiàn)出277mV的超低過(guò)電位(Eover)，在ORR中表現(xiàn)出0.86V的高半波電位(E1/2)，其性能優(yōu)于商用Pt/C電催化劑。此外，0.65V的ΔE (ΔE=Eover, OER – E1/2, ORR)值在很大程度上超過(guò)了貴金屬Pt/C-IrO2基準(zhǔn)催化劑(ΔE=0.73V)。同時(shí)作者還進(jìn)行了密度函數(shù)理論計(jì)算，探討了其電催化機(jī)理。與預(yù)期一樣，F(xiàn)eNi3@NC基可充電鋅空氣電池的峰值功率密度和能量密度分別在234mA/cm-2和10mA/cm-2時(shí)達(dá)到139mW/cm-2，穩(wěn)定性良好。
FeNi3@NC材料的合成：首先，將0.404g硝酸鐵(III)和0.872g六水合硝酸鎳(II)溶入去離子水中，然后將殼聚糖加入上述溶液中超聲溶解至少0.5小時(shí)；將所得溶液在-50 °C下凍干形成均勻粉末，并且在700°C下的氬氣氣氛中退火3小時(shí)。經(jīng)自然冷卻至室溫后，得到FeNi3@NC材料。
Ding Chen, Jiawei Zhu, Xueqin Mu, Ruilin Cheng, Wenqiang Li, Suli Liu, Zonghua Pu, Can Lin, Shichun Mu. Nitrogen-Doped Carbon Coupled FeNi3 Intermetallic Compound as Advanced Bifunctional Electrocatalyst for OER, ORRand Zn-Air Batteries. Appl. Catal. B: Environ. 2020. DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118729.
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