Fe@NCG framställdes genom att pyrolysera lösningsmedelsfria bildade Fechitosan-kelater och ytterligare småmolekylär kvävekälla urea. Den bildade katalysatorn uppvisar bifunktionell katalytisk prestanda mot ORR och OER i alkaliskt medium och högre effekttäthet och överlägsen laddnings-urladdningshållbarhet i zink-luftbatterier. Kredit:World Scientific Publishing
I en rapport publicerad i Nano , ett team av forskare från Sichuan University of Science and Engineering, Kina har utvecklat N-dopade kolinkapslade övergångsmetallkatalysatorer för syrereduktionsreaktioner (ORR) och syreutvecklingsreaktioner (OER) för att optimera prestanda hos zink-luftbatterier.
Ett tredimensionellt poröst grafenliknande kollager inkapslat Fe/Fe 3 C (Fe@NCG) framställdes genom pyrolys av blandningen av Fechitosan-kelat sammansatt utan lösningsmedel och urea med en liten molekylär kvävekälla. Den utrymmesbegränsande effekten av kelatet undertryckte agglomerationen av Fe 3+ joner, och den lilla molekylära kvävekällan främjade regleringen av N-konfiguration. Zink-luftbatteriet monterat med Fe@NCG-katalysator visar bra prestanda.
Katalysatorn Fe@NCG visar anmärkningsvärd ORR/OER bifunktionell katalytisk aktivitet med en halvvågspotential på 0,86 V för ORR och en måttlig potentialskillnad på 0,85 V i alkaliskt medium. "Zink-luftbatteriet monterat med Fe@NCG som positiv och negativ katalysator visade en bra urladdningsplattform, hög toppeffekttäthet, hög energitäthet, och hög cykelstabilitet." säger Lei Ying, Ph.D., motsvarande författare till tidningen.
Det speciella med studien är att Fe@NCG framställdes genom att pyrolysera lösningsmedelsfria bildade fechitosan-kelater och ytterligare småmolekylär kvävekälla urea. In-situ kvävedopning och etsning av självkvävedopad karboniserad kitosan av CN-gas producerad av g-C 3 N 4 nedbrytning (som C 2 N 2 + , C 3 N 2 + , C 3 N 3 + ) är till hjälp för regleringen av elektronisk struktur och bildandet av porstruktur i kolskelettet.
Dessutom, den enhetliga fördelningen av Fe kan tillskrivas den kelatbildande utrymmesinneslutningseffekten på molekylnivå av Fe-kitosan-kelatföreningsprekursor, varvid kitosanmolekylen tjänade som ett "stängsel" för att effektivt reducera överskott av aggregation av Fe 3+ joner. Gruppen testade sedan produktens elektrokatalytiska prestanda.
Arbetet av detta team av forskare från Sichuan University of Science &Engineering har lett till den spännande utvecklingen av elektrokatalytiska material. Detta arbete antyder att en enkel och universell strategi också kan utvidgas till syntesen av andra övergångsmetallelektrokatalysatorer belagda med kol.
En av de mest fascinerande gränserna inom detta forskningsfält kan vara att kombinera strategi för kelaterande rymdinneslutning och reglering av N-konfiguration. Att förstå dessa processer kommer att förbättra prestandan hos material och utrustning, som kommer att förbättra livet för oss alla. På senare tid, gruppen har arbetat med multifunktionella omvandlingar av elektrokatalytiska material och montering av enheter.
