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Co/CoN decorated nitrogen-doped porous carbon derived from melamine sponge as highly active oxygen electrocatalysts for zinc-air batteries

过电位 材料科学 三聚氰胺 热解 双功能 化学工程 碳纤维 电池(电) 催化作用 电化学 无机化学 析氧 化学 电极 有机化学 复合数 冶金 复合材料 量子力学 功率(物理) 物理化学 工程类 物理
作者
Caixia Xiao,Jinjin Luo,Mingyue Tan,Yingying Xiao,Bifen Gao,Yun Zheng,Bi‐Zhou Lin
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:453: 227900-227900 被引量:60
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227900
摘要

Developing stable and efficient ORR/OER cathode catalysts is crucial to achieve large-scale practical applications for zinc-air battery. Herein, Co/CoNx decorated N-doped porous carbon hybrids with two different morphologies were prepared using commercially available melamine sponge as the precursor. Direct two steps of pyrolysis produced N-doped porous carbon covered with Co/CoNx decorated CNTs ([email protected]/MSC) with highly dispersed Co2N moiety, while the chemical activation of KOH and the followed high-temperature pyrolysis obtained N,Co co-doped hierarchically porous carbon (Co/HMSC) with CoN, Co2N and CoC8 moieties. Co/HMSC exhibits more excellent bifunctional ORR/OER electrocatalytic activity with an ORR onset potential of 0.95 V, an ORR half-wave potential of 0.84 V, an OER overpotential of 396 mV and an ultralow potential gap of 0.78 V, superior to most previous reports. The assembled Co/HMSC-based Zn-air battery shows excellent rechargeability with a small 0.2 V drop in its continuous charge-discharge cycles for 51.6 h at 10 mA cm−2. The superiority of Co/HMSC is ascribed to the high specific surface area, the affluent active sites and the synergistic effect between the CoNx/CoCx active moieties and the nitrogen-doped carbon support.
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