Facile Synthesis of Vertical Layered Double Hydroxides Nanosheets on Co@Carbon Nanoframes as Robust Bifunctional Oxygen Electrocatalysts for Rechargeable Zn–Air Batteries

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作者
Fangfang Chang,Hongnan Du,Panpan Su,Yan‐Hui Sun,Run‐Ping Ye,Qiang Tian,Guoxin Zhang,Haitao Li,Jian Liu
出处
期刊:Small structures [Wiley]
卷期号:5 (1) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/sstr.202300111
摘要

The development of efficient and low‐cost bifunctional catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) is imperative but remains challenging in rechargeable zinc–air batteries. Herein, a metal oxidation‐assisted approach is developed for the facile synthesis of a highly efficient bifunctional catalyst (Co@NC@LDHs) which is composed of layered double hydroxides (LDHs) nanosheets in situ vertically grown on the surface of hollow carbon nanoframes encapsulating Co nanoparticles (Co@NC). Specifically, the vertical LDHs distributing on the carbon surface ensure the maximized number of accessible active sites and the interaction between LDHs with the carbon matrix. The hierarchically structured bifunctional Co@NC@LDHs display an overpotential of 0.33 V at 10 mA cm −2 for OER and a half‐wave potential of 0.88 V for ORR. The potential gap (Δ E ) of Co@NC@LDHs is calculated to be 0.68 V, outperforming the mixed Pt/C + RuO 2 catalysts (Δ E = 0.77 V), manifesting its superior bifunctional electrocatalysis performance. Moreover, the Zn–air batteries based on Co@NC@LDHs electrocatalyst exhibit a high peak power density (185.2 mW cm −2 ) and excellent durability (5.0 mA cm −2 over 500 h). This work may provide a facile strategy for the fabrication of LDHs on carbon substrate, acting as efficient catalysts for broad energy‐related applications.
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