Phytic Acid‐Assisted Phase Reconstruction for Co‐Co 2 P Heterojunction/Carbon Nanotube Oxygen Electrocatalysts for Rechargeable Zinc‐Air Batteries

过电位 材料科学 双功能 碳纳米管 催化作用 化学工程 异质结 纳米技术 析氧 植酸 功率密度 纳米管 金属 相(物质) 电极 电催化剂 双功能催化剂 氧气 再分配(选举) 密度泛函理论 无机化学 氮化物 碳纤维 光谱学 磷化物 X射线吸收光谱法 氮化钒 电流密度
作者
Yue Du,Zhixian Shi,Tian Gao,Zhangxin Yan,Lina Zhou,Pan Song,Xiaonan Xu,Jiaming Li,Zhenhui Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e12867-e12867
标识
DOI:10.1002/smll.202512867
摘要

ABSTRACT Rechargeable zinc‐air batteries (RZABs) have high theoretical energy density but face practical limits from slow oxygen reduction/evolution reactions (ORR/OER) at air cathodes. Herein, a novel strategy integrating dual‐coordination‐directed growth and in situ phase reconstruction to synthesize heterostructured Co‐Co 2 P embedded in N, P‐codoped carbon nanotubes (CNTs). The melamine‐PEG‐phytic acid nanosheets serve as multifunctional sources for simultaneous carbonization, N doping, and phosphorus incorporation. Using coordination polymers as precursors, controlled CNT growth and precise modulation of phytic acid concentration/calcination temperature enable phase‐selective reconstruction of metallic Co and semiconducting Co 2 P, forming heterointerfaces with built‐in electric fields. X‐ray absorption spectroscopy and DFT calculations reveal that interfacial charge redistribution of the CNT warped Co‐ Co 2 P heterojunction creates electron‐enriched Co 2 P surfaces for enhanced O 2 adsorption, while positively charged Co sites accelerate OH − oxidation kinetics. The optimized Co‐Co 2 P@CNT catalyst shows superior bifunctional activity, achieving an OER overpotential of 1.61 V and an ORR half‐wave potential of 0.86 V 0.1 m KOH; the assembled RZAB delivers a peak power density of 192 mW cm −2 and sustains stable cycling for 1193 h with minimal voltage decay. This work establishes a universal coordination‐competition method for designing heterogeneous structured materials, offering new insights for advanced energy conversion systems.
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