Efficient synergistic effect of trimetallic organic frameworks derived as bifunctional catalysis for the rechargeable zinc-air flow battery

过电位 双功能 电池(电) 析氧 金属有机骨架 催化作用 碳纳米管 热解 合金 双功能催化剂 材料科学 电化学 碳纤维 化学 化学工程 无机化学 纳米技术 电极 复合材料 有机化学 工程类 物理化学 物理 功率(物理) 量子力学 吸附 复合数
作者
Jinling Xue,Shipei Deng,Rui Wang,Yinshi Li
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:205: 422-434 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.01.034
摘要

Precise design of oxygen electrode catalysts can alleviate the problems of slow kinetic reaction and high overpotential in the rechargeable zinc-air flow batteries (ZAFBs). Herein, an ideal 3D carbon-based material for FeCo alloy inlaid to Fe/Co and N co-doped bamboo-like carbon nanotubes (CNTs) is prepared by means of a one-pot high-temperature pyrolysis strategy of three metal organic frameworks (MOFs) mixed-precursors. The concentration of active metal species, the amount of conductive CNTs and the hierarchical porous structure with high specific surface area in this material are regulated. The optimal catalyst, Fe/12Zn/Co-NCNTs, demonstrates excellent electrochemical activity with a high half-wave potential of 0.879 V for oxygen reduction reaction (ORR) and low overpotential of 340 mV at 10 mA cm−2 for oxygen evolution reaction (OER) in the half-cell. Moreover, the smaller bifunctional ΔE value of Fe/12Zn/Co-NCNTs and Fe/(12Zn/Co)-NCNTs catalyst are 0.693 V and 0.717 V, respectively, less than the commercial Pt/C+IrO2 (ΔE = 0.77 V). The ZAFB yields a high open circuit voltage of 1.518 V, peak power density of 166 mW cm−2, and specific capacity of 809.1 mAh g−1 when employing Fe/12Zn/Co-NCNTs as air cathode because of the synergistic effect that improves both OER and ORR. More importantly, both Fe/12Zn/Co-NCNTs and Fe/(12Zn/Co)-NCNTs as the bifunctional catalysts produce a low charge-discharge voltage gap and high cycle lifespan of more than 320 h at 10 mA cm−2. This work provides a facile strategy for fabricating high-efficiency and low-cost bifunctional electrocatalysts for ZAFBs and other clean energy applications.
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
稀罕你发布了新的文献求助10
刚刚
Ran完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
xianyu完成签到,获得积分20
1秒前
失眠墨镜完成签到,获得积分10
1秒前
Harry应助科研通管家采纳,获得20
2秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
陈雷应助科研通管家采纳,获得200
2秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
xianyu发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
6秒前
6秒前
So完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
orixero应助稀罕你采纳,获得10
10秒前
leoskrrr完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
Lucas应助傻傻的草莓采纳,获得10
14秒前
番豆发布了新的文献求助10
16秒前
佳佳发布了新的文献求助10
16秒前
思源应助超级气泡水采纳,获得10
18秒前
18秒前
19秒前
完美世界应助祥子的骆驼采纳,获得10
20秒前
czagodlike完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
30秒前
华贞完成签到,获得积分10
32秒前
忧郁短靴完成签到,获得积分10
35秒前
番豆完成签到,获得积分10
36秒前
jj发布了新的文献求助10
36秒前
Zachary完成签到,获得积分10
37秒前
38秒前
深爱不疑完成签到 ,获得积分10
40秒前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
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 3162968
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813990
关于积分的说明 7902666
捐赠科研通 2473613
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316952
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631546
版权声明 602187