1、成果简介
本文，太原理工大学Xiaoqiong Hao（第一作者）等研究人员在《Advanced Science》期刊发表名为“N‐Doped Carbon Nanotubes Derived from Graphene Oxide with Embedment of FeCo Nanoparticles as Bifunctional Air Electrode for Rechargeable Liquid and Flexible All‐Solid‐State Zinc–Air Batteries”的论文，研究提出一种新方法，用于合成嵌入N，P共掺杂的碳包覆的氮掺杂碳纳米管中的FeCo合金纳米粒子（NP）（NPC / FeCo @ NCNT）。
具体而言，通过将吸附有Fe 3+，Co 2+和三聚氰胺的氧化石墨烯包覆的聚苯乙烯球体煅烧来实现NCNT的合成。在此过程中，氧化石墨烯转化为碳纳米管，同时将氮掺杂到石墨结构中。当NPC/FeCo@NCNT作为ORR和OER的双功能催化剂时，其电催化性能得到了极大的改善。特别是，NPC/FeCo@NCNT只需要339.5 mV的过电位就可以为OER提供10 mA cm−2的电流密度，并显示出0.92 V的启动电位来驱动ORR。
NPC/FeCo@NCNT的双功能活性参数(ΔE)低至0.741 V，表明其双功能催化活性优于目前报道的大多数双功能电催化剂。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，FeCo NPs和NCNT之间的相互作用以及N、P共掺杂碳结构的存在对NPC/FeCo@NCNT的高催化性能起着重要作用。重要的是，NPC/FeCo@NCNT被证明在提高液体和全固态锌空气电池的性能方面具有巨大的潜力。
2、图文导读
方案一、a）制备NPC / FeCo @ NCNT的示意图，b）在柔性可穿戴锌空气电池中的应用。
图1、在不同煅烧阶段的三聚氰胺-GO-PS-Fe-Co复合材料的SEM图像
图2、NHGS，FeCo @ NCNT，NPC / FeCo @ NCNT-thin，NPC / FeCo @ NCNT，NPC / FeCo @ NCNT-thick和NPC的XPS光谱。a）测量光谱，b）C 1s，c）N 1s，d）P 2p，e）Fe 2p和f）Co 2p。
图3、NGHS，FeCo @ NCNT，NPC / FeCo @ NCNT，NPC，O 2饱和度为0.1 m KOH的10％Pt / C和20％Pt / C的ORR性能
图4、NCNT，FeCo @ NCNT和NPC / FeCo @ NCNT的晶体结构，电子结构，自由能和电子转移性质的理论研究
图5、NPC / FeCo @ NCNT和20％Pt / C + RuO 2的ZAB性能
图6、NPC / FeCo @ NCNT作为ASS‐ZAB空气阴极的应用
3、小结
总之，已经报道了一种新颖的方法来制备具有特定结构的NPC / FeCo @ NCNT，其中将FeCo NPs嵌入NPC涂层的竹状NCNT中。FeCo NPs与碳材料之间的相互作用以及N和P共掺杂碳结构的存在被证明是提高NPC / FeCo @ NCNT催化性能的关键因素。此外，NPC / FeCo @ NCNT在实际应用中显示出巨大的潜力，可以改善液体和全固态锌空气电池的性能。
文献：
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