Controllable construction of FeCo nanoparticles embedded 3D porous N-doped carbon nanonetworks as high efficiency bifunctional electrocatalysts for Zn-air batteries

双功能 过电位 材料科学 催化作用 电池(电) 化学工程 析氧 电化学 纳米颗粒 双功能催化剂 纳米技术 无机化学 化学 电极 物理化学 有机化学 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Liguang Lin,Ping Xue,Xiao-Ming Cui,Jinhua Liu,Junjie Liu,Mi Tang,Zhengbang Wang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:909: 164625-164625 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.164625
摘要

Construction of efficient and low-cost bifunctional electrocatalysts toward oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR) for rechargeable Zn-air batteries is still a great challenge but highly desirable. Herein, a series of low-cost bifunctional electrocatalysts including Fe/C, Fe-NPCNs, FeCo-NPCNs, and FeCo-CNTs are prepared by simply carbonizing the mixture of Fe-based metal-organic frameworks (Fe-MIL-53), melamine, and CoCl2.6 H2O with different contents. Structure and electrocatalytic performance of the as-fabricated four samples are systematically investigated and the FeCo-NPCNs catalyst with a structure of FeCo nanoparticles uniformly embedded 3D porous N-doped carbon nanonetwork exhibits the highest electrochemical activity with a positive half-wave potential of 0.87 V vs. RHE for ORR and a low overpotential of 240 mV vs. RHE for OER with a ΔE of 0.60 V at 10 mA cm-2, together with excellent stability and methanol tolerance, even outperforming the noble-metal-based Pt/C-RuO2 catalysts. Besides, the results of density functional theory (DFT) calculations reveal the boosted intrinsic activity due to the reduced energy barrier both for ORR and OER. Furthermore, the assembled aqueous rechargeable Zn-air battery with FeCo-NPCNs catalyst manifests a large power density of 161.2 mW cm-2, a low charge-discharge gap of 0.78 V, and long-term ability. Likewise, the flexible solid-state Zn-air battery with FeCo-NPCNs catalyst also demonstrates high round-trip efficiency and excellent durability under various bending angles. This work may serve as a reference to designing advanced bifunctional electrocatalysts with 3D porous carbon nanonetworks for rechargeable Zn-air batteries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
祁灵枫完成签到,获得积分10
1秒前
邓大瓜完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
甜瓜大王完成签到,获得积分10
4秒前
穆奕完成签到 ,获得积分10
4秒前
番番完成签到,获得积分10
7秒前
慢波完成签到,获得积分10
7秒前
orixero应助曦臐采纳,获得10
7秒前
DrPika完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI6.2应助lululucy采纳,获得30
8秒前
iNk应助12采纳,获得10
8秒前
medmi完成签到,获得积分10
8秒前
闫鹤文发布了新的文献求助10
9秒前
赘婿应助刘六六采纳,获得30
10秒前
WULAVIVA完成签到,获得积分10
10秒前
吴yx发布了新的文献求助10
11秒前
纯真的梦竹完成签到,获得积分10
11秒前
tom完成签到,获得积分10
11秒前
不一样的烟火完成签到,获得积分10
11秒前
潜竹完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
发发发完成签到,获得积分0
13秒前
幸福的手套完成签到 ,获得积分10
13秒前
wanluxia完成签到,获得积分10
15秒前
仇敌克星完成签到,获得积分10
15秒前
细腻听白发布了新的文献求助10
16秒前
Gustav_Lebon完成签到,获得积分10
16秒前
賢様666完成签到,获得积分10
17秒前
alei1203完成签到,获得积分10
17秒前
Lucas应助流白采纳,获得10
17秒前
Asumita完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI6.1应助july7292采纳,获得10
18秒前
天才小张发布了新的文献求助10
19秒前
chi完成签到 ,获得积分10
20秒前
愚畑完成签到,获得积分10
20秒前
秋风之墩完成签到,获得积分10
20秒前
斯文远望完成签到,获得积分10
21秒前
顺心凝阳完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451364
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263320
关于积分的说明 17607293
捐赠科研通 5516169
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903669
邀请新用户注册赠送积分活动 1880634
关于科研通互助平台的介绍 1722651