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Pomegranate-like C60@cobalt/nitrogen-codoped porous carbon for high-performance oxygen reduction reaction and lithium-sulfur battery

电催化剂 沸石咪唑盐骨架 咪唑酯 电化学 电池(电) 材料科学 碳纤维 热解 化学工程 催化作用 锂(药物) 硫黄 多孔性 阴极 无机化学 化学 金属有机骨架 电极 有机化学 复合材料 物理化学 内分泌学 复合数 工程类 功率(物理) 吸附 量子力学 冶金 医学 物理
作者
Jianhua Wu,Shiyang Wang,Zhanwu Lei,Runnan Guan,Muqing Chen,Pingwu Du,Yalin Lu,Ruiguo Cao,Shangfeng Yang
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:14 (8): 2596-2605 被引量:29
标识
DOI:10.1007/s12274-020-3260-4
摘要

Porous carbon materials play essential roles in electrocatalysis and electrochemical energy storage. It is of significant importance to rationally design and tune their porous structure and active sites for achieving high electrochemical activity and stability. Herein, we develop a novel approach to tune the morphology of porous carbon materials (PCM) by embedding fullerene C 60 , achieving improved performance of oxygen reduction reaction (ORR) and lithium-sulfur (Li-S) battery. Owing to the strong interaction between C 60 and imidazole moieties, pomegranate-like hybrid of C 60 -embedded zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) precursor is synthesized, which is further pyrolyzed to form C 60 -embedded cobalt/nitrogen-codoped porous carbon materials (abbreviated as C 60 @Co-N-PCM). Remarkably, the unique structure of C 60 @Co-N-PCM offers excellent ORR electrocatalytic activity and stability in alkaline solutions, outperforming the commercial Pt/C (20 wt.%) catalyst. Besides, C 60 @Co-N-PCM as a novel cathode delivers a high specific capacity of ∼ 900 mAh·g −1 at 0.2 C rate in Li-S batteries, which is superior to the pristine ZIF-67-derived PCM without embedding C 60 .
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