Engineering of heterointerface of ultrathin carbon nanosheet-supported CoN/MnO enhances oxygen electrocatalysis for rechargeable Zn–air batteries

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作者
Yanli Niu,Gang Jiang,Shuaiqi Gong,Xuan Liu,Enbo Shangguan,Linpo Li,Zuofeng Chen
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:656: 346-357 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.11.112
摘要

Designing bifunctional electrocatalysts with outstanding reactivity and durability towards the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) has remained a long-term aim for metal-air batteries. Achieving the high level of fusion between two distinct metal components to form bifunctional catalysts with optimized heterointerfaces and well-defined morphology holds noteworthy implications in the enhancement of electrocatalytic activity yet challenging. Herein, the fabrication of numerous heterointerfaces of CoN/MnO is successfully realized within ultrathin carbon nanosheets via a feasible self-templating synthesis strategy. Experimental results and theoretic calculations verify that the interfacial electron transfer from CoN to MnO at the heterointerface engenders an ameliorated charge transfer velocity, finely tuned energy barriers concerning reaction intermediates and ultimately accelerated reaction kinetics. The as-prepared CoN/MnO@NC demonstrates exceptional bifunctional catalytic performance, excelling in both OER and ORR showcasing a low reversible overpotential of 0.69 V. Furthermore, rechargeable liquid and quasi-solid-state flexible Zn-air batteries employing CoN/MnO@NC as the air-cathode deliver remarkable endurance and elevated power density, registering values of 153 and 116 mW cm-2 respectively and exceeding Pt/C + RuO2 counterparts and those reported in literature. Deeply exploring the effect of electron-accumulated heterointerfaces on catalytic activity would contribute wisdom to the development of bifunctional electrocatalysts for rechargeable metal-air batteries.
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