Heterostructure-Promoted Oxygen Electrocatalysis Enables Rechargeable Zinc–Air Battery with Neutral Aqueous Electrolyte

电催化剂 析氧 化学 电解质 催化作用 双功能 水溶液 电池(电) 化学工程 无机化学 氧气 异质结 氧化物 电极 电化学 材料科学 物理化学 光电子学 有机化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学
作者
An Li,Zhiyong Zhang,Jianrui Feng,Fan Lv,Yuxuan Li,Rui Wang,Min Lu,Ram B. Gupta,Pinxian Xi,Sen Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:140 (50): 17624-17631 被引量:295
标识
DOI:10.1021/jacs.8b09805
摘要

Neutral aqueous zinc-air batteries (ZABs) are an emerging type of energy devices with substantially elongated lifetime and improved recyclability compared to conventional alkaline ZABs. However, their development is impeded by the lack of robust bifunctional catalyst at the air-electrode for the oxygen evolution reaction (OER) and the oxygen reduction reaction (ORR). Here, we report the controlled synthesis of NiFe2O4/FeNi2S4 heterostructured nanosheets (HNSs) that are highly efficient in catalyzing OER and ORR, therefore enabling neutral rechargeable ZABs. Associated with the formation of abundant oxide/sulfide interfaces over NiFe2O4/FeNi2S4 HNSs' surfaces, the catalyst's oxygen binding energy can be effectively tuned to enhance the OER and ORR activities, as revealed by the density functional theory calculations. In 0.2 M phosphate buffer solution, the optimized NiFe2O4/FeNi2S4 HNSs present an excellent oxygen electrocatalytic activity and stability, with much lower OER and ORR overpotentials than single-component FeNi2S4 or NiFe2O4 and with negligible performance decay in accelerated durability testing. When used as an air-electrode, the NiFe2O4/FeNi2S4 HNSs can deliver a power density of 44.4 mW cm-2 and a superior cycling stability (only 0.6% decay after 900 cycles at 0.5 mA cm-2), making the resultant ZAB the most efficient and robust one with a neutral aqueous electrolyte reported to date. This work highlights the essential function of the heterostructure interface in oxygen electrocatalysis, opening a new avenue to advanced neutral metal-air batteries.
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

祝大家在新的一年里科研腾飞
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
刚刚
程风破浪发布了新的文献求助10
1秒前
无名老大应助加菲丰丰采纳,获得20
3秒前
打打应助demo采纳,获得10
5秒前
8秒前
8秒前
迷路海蓝完成签到,获得积分10
9秒前
12秒前
14秒前
uwasa完成签到,获得积分10
15秒前
大模型应助szczc采纳,获得10
15秒前
16秒前
18秒前
20秒前
研友_ZGR0jn发布了新的文献求助10
22秒前
清脆安南完成签到 ,获得积分10
24秒前
善学以致用应助汕头凯奇采纳,获得10
26秒前
28秒前
28秒前
Linda完成签到,获得积分10
28秒前
小蘑菇应助00K采纳,获得10
29秒前
30秒前
szczc发布了新的文献求助10
32秒前
浮浮沉沉完成签到,获得积分10
34秒前
研友_ZGR0jn发布了新的文献求助10
34秒前
赫连立果完成签到 ,获得积分10
34秒前
Diego完成签到,获得积分10
37秒前
yatou5651发布了新的文献求助30
39秒前
42秒前
43秒前
43秒前
致知发布了新的文献求助10
45秒前
demo发布了新的文献求助10
45秒前
研友_ZGR0jn发布了新的文献求助10
49秒前
迷人寒梦完成签到 ,获得积分10
49秒前
星辰大海应助程风破浪采纳,获得10
51秒前
Zhao完成签到,获得积分10
51秒前
demo完成签到,获得积分10
57秒前
辛苦打工人完成签到,获得积分10
57秒前
1分钟前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2000
The Restraining Hand: Captivity for Christ in China 500
The Collected Works of Jeremy Bentham: Rights, Representation, and Reform: Nonsense upon Stilts and Other Writings on the French Revolution 320
Encyclopedia of Mental Health Reference Work 300
脑血管病 300
The Unity of the Common Law 300
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 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3371704
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2989769
关于积分的说明 8737179
捐赠科研通 2673092
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1464361
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 677506
邀请新用户注册赠送积分活动 668824