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Construction of core‐shell heterostructured MnO@Co/NC for enhancing the oxygen electrocatalytic performance

催化作用 材料科学 电催化剂 电解质 化学工程 电池(电) 纳米颗粒 电子转移 纳米技术 金属 电极 化学 电化学 冶金 功率(物理) 量子力学 物理 工程类 物理化学 生物化学 有机化学
作者
Hao Fu,Tao Yu,Dingfeng Ma,Liang Wang,Petr V. Senin,Ting Bian,Shitan Yan
出处
期刊:ChemistrySelect [Wiley]
卷期号:8 (48)
标识
DOI:10.1002/slct.202304902
摘要

Abstract The development of non‐precious metal electrocatalysts for efficient oxygen reduction reaction (ORR) is a significant research field vital for the progress of zinc−air battery technology. Here, we purposely constructed a core‐shell heterostructured electrocatalyst consisting of MnO nanotubes covered by Co nanoparticles anchored on N‐doped carbon substrate. MnO@Co/NC displayed superior ORR capability with a half‐wave potential of 0.85 V and almost no potential decay after 10,000 cycles CV test, outform that of commercial Pt/C catalysts. Employing MnO@Co/NC as the air electrode catalyst in primary Zn−air batteries leads to a top power density of 145 mW cm −2 and an enhanced specific capacity of 869 mAh g −1 as compared to commercial noble metal catalysts. Such superb ORR performance outcomes primarily stem from the synergistic effect between Co/NC shell and MnO core since the coupling structure not only regulates the inherent electronic structure but also accelerates electron transfer speed and boosts the active sites. Besides, the Co/NC outer layer can also help to improve the corrosion resistance of MnO@Co/NC in the electrolyte. This work demonstrated that the core‐shell heterostructured non‐precious catalysts open up a new avenue for obtaining sufficiently effective ORR catalysts in Zn−air batteries and other related applications.
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