成果简介

考虑到制备高效、低成本的双功能氧电催化剂以替代贵金属基催化剂，先进的锌-空气二次电池（ZABs）势在必行。在众多候选催化剂中，氮掺杂碳和过渡金属复合催化剂被认为是有前途的双功能氧电催化剂。本文，韩国高丽大学Jeong Hoo Hong等研究人员在《INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY RESEARCH》期刊发表名为“Aerosol-assisted synthesis of bimetallic nanoparticle-loaded bamboo-like N-doped carbon nanotubes as an efficient bifunctional oxygen catalyst for Zn-air batteries”的论文，研究提出 通过喷雾热解和后处理合成一维结构的竹状N掺杂碳纳米管 (bNCNTs)。

嵌入在SiO2中的CoFe 纳米合金微球被用作纳米催化剂来生长均匀的 bNCNT，其具有优异的氧还原反应 (ORR) 活性。为了补偿 bNCNT 的低析氧反应 (OER) 活性，NiFe 纳米颗粒通过“滴干”工艺和后处理加载到bNCNT (NiFe/bNCNT) 上。bNCNTs显示出高表面积和受控渗透方法产生的协同效应，NiFe纳米粒子在bNCNTs上表现出高分散性。由于NiFe金属纳米粒子和bNCNT 的协同作用，NiFe/bNCNT表现出优异的ORR特性，具有高极限电流密度 (5.1 mA cm -2 ) 和低塔菲尔斜率 (94 mV dec -1)，以及与单一金属负载的 bNCNT和 Pt/C-RuO 2相比，在碱性介质中具有低过电位 (350 mV) 的出色OER活性。此外，当用作ZAB阴极催化剂时，NiFe/bNCNT表现出高功率密度（224 mW cm -2）和330小时的长循环稳定性。

图文导读

方案一、一维结构NiFe/bNCNT的形成机制

图1、NiFe/bNCNT 的形貌、SAED 图案、XRD 图案和元素映射图像：(A) SEM 图像、(B) TEM 图像、(C) HR-TEM 图像、(D) SAED 图案、(E) XRD 图案和(F) 元素映射图像

图5、OER 测量后 NiFe/bNCNT 的 XPS 光谱：(A) Ni 2p、(B) Fe 2p 和 (C) O1s

图6.以NiFe/bNCNT和Pt/C-RuO 2作为空气阴极的Zn-空气电池在水性电解质中的性能：（A）开路电压曲线，（B）放电极化和相应的功率密度曲线，（C）放电和充电极化曲线、(D) 比容量、(E) 倍率放电曲线和 (F,G) 恒电流放电和充电曲线

文献：

https://doi.org/10.1002/er.7513