In situ molecular-level synthesis of N, S co-doped carbon as efficient metal-free oxygen redox electrocatalysts for rechargeable Zn–Air batteries

过电位 催化作用 氧化还原 材料科学 电池(电) 过渡金属 氧气 析氧 化学工程 电化学 无机化学 碳纤维 化学 金属 电极 有机化学 物理化学 冶金 工程类 复合材料 物理 功率(物理) 复合数 量子力学
作者
Dandan Lyu,Sixian Yao,Yaser Bahari,Syed Waqar Hasan,Chan Pan,Xiaoran Zhang,Feng Yu,Zhi Qun Tian,Pei Kang Shen
出处
期刊:Applied Materials Today [Elsevier]
卷期号:20: 100737-100737 被引量:36
标识
DOI:10.1016/j.apmt.2020.100737
摘要

Developing metal-free oxygen redox catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) to eliminate the risk caused by transition metal based catalysts is highly desirable as promising substitutes for precious metal catalysts for widespread adoption of rechargeable Zn-Air batteries. Herein, N, S co-doped carbon (NS/C) was developed by a molecular-level doping strategy using a new precursor of N and S co-containing bis(imino)-pyridine based polymer, copolymerized by three monomers of 2, 6-Diacetylpyridine (DAP), 1, 5-naphthalenediamine (NDA) and 2, 5-dithiobiurea (DBU) with Schiff base reaction. The results demonstrated that the ratio between the three monomers strongly affects the texture characteristics of the corresponding carbon materials, doping types and contents of N and S, as well their synergetic effects in carbon matrix. The NS/C obtained by the copolymer of DAP, NDA and DBU with their corresponding molar ratio of 1: 0.5: 0.5 exhibits a small overpotential difference of 0.72 V vs RHE and a remarkable stability in 0.1 M KOH for overall ORR/OER activity, outperforming most of metal-free catalysts reported. Meanwhile, a single rechargeable Zn-Air battery test further identified its excellent activity, in which the battery delivers a maximum power density output of 149 mW·cm−2, a specific capacity of 769 mAh·gZn−1, and long charge-discharge capability at 5 mA·cm−2 with 600 cycles in 100 h, surpassing that with the mixed Pt/C and IrO2 (1:1 wt.%) catalysts under the same mass loading. The theoretical calculation results show that the oxygen redox activity of NS/C critically roots in C atoms with positive charge and spin density, induced by the strong interaction between the specific N and S dopants derived from the new designed precursors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
钟声完成签到,获得积分0
2秒前
博士搏斗完成签到 ,获得积分10
17秒前
巫马白亦完成签到,获得积分10
19秒前
飞云完成签到 ,获得积分10
19秒前
852应助自由老头采纳,获得10
31秒前
zhang完成签到,获得积分10
44秒前
45秒前
繁荣的代秋完成签到 ,获得积分10
48秒前
自由老头发布了新的文献求助10
51秒前
脑洞疼应助SCINEXUS采纳,获得10
53秒前
wanghao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Turbogao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
LIGANG1111完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
liguanyu1078完成签到,获得积分10
1分钟前
卡卡完成签到,获得积分10
1分钟前
陈无敌完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lingshan完成签到 ,获得积分10
1分钟前
星空完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CLTTT完成签到,获得积分10
1分钟前
书生也是小郎中完成签到 ,获得积分10
1分钟前
柏忆南完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wcw完成签到 ,获得积分10
1分钟前
维维完成签到 ,获得积分10
1分钟前
是我不得开心妍完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Jonsnow完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
lhjct0313完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Lee完成签到,获得积分10
1分钟前
大脸猫完成签到 ,获得积分10
2分钟前
wqc2060完成签到,获得积分10
2分钟前
凤凰之玉完成签到,获得积分10
2分钟前
愿景完成签到 ,获得积分10
2分钟前
平常从蓉完成签到,获得积分10
2分钟前
lxl1996完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
jbear完成签到 ,获得积分10
2分钟前
开放又亦完成签到 ,获得积分10
2分钟前
王敏完成签到 ,获得积分10
2分钟前
LiangRen完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
XAFS for Everyone (2nd Edition) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3134020
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2784845
关于积分的说明 7768824
捐赠科研通 2440241
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1297353
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 624925
版权声明 600792