成果简介
稳定的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的非贵氧电极催化剂对于高性能可充电锌空气电池具有重要意义。本文，浙江理工大学蒋仲庆教授联合宁波工程学院田小宁教授及华南理工大学蒋仲杰教授等研究人员在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名“NiFe-nanoparticles supported N-doped graphene hollow spheres entangled with self-grown N-doped carbon nanotubes for liquid electrolyte/flexible all-solid-state rechargeable zinc-air batteries”的论文，研究采用了非常简单且高效的一步法制备关于NiFe合金纳米颗粒（NiFe NPs）的复合物，将NiFe NPs嵌入到氮掺杂的石墨烯中空球（NGHS）的外壳和缠结自生长的碳纳米管（CNTs）中（NiFe3@NGHS-NCNTs）。这可以为开发具有良好应用前景的新型纳米多孔复合材料并实现高性能锌空电池提供一个巨大的契机。
图文导读
方案一 、NiFe3@NGHS-NCNTs的制备过程示意图。
图1. NiFe3@NGHS-NCNTs的形貌和元素组成分析（a）SEM，（b）TEM，（c）HRTEM图像，（d）EDS元素映射谱图。（b）中的插图显示为NiFe3@NGHS-NCNTs的SAED谱图
图2、NiFe3@NGHS-NCNTs的OER性能
图3、NiFe3@NGHS-NCNTs的OER性能
图4. NiFe3@NGHS-NCNTs的ORR性能。
图5、 NiFe 3 @NGHS-NCNTs 和 20% Pt/C + RuO 2的 ZAB 性能
图6、 NiFe 3 @NGHS-NCNTs 作为空气阴极在 ASS-ZABs 中的应用。
小结
综上所述，成功构建了锚定在 NGHS 中的 NiFe 合金纳米颗粒，该纳米颗粒包裹着具有三维结构的自生 NCNTs。设计的电极材料显示出优异的双功能电化学性能（对于 ORR 和 OER）。2-MIM的引入有效地控制了负载金属纳米粒子的尺寸，为过渡金属的负载提供了非常有效的思路，因为过渡金属的均匀可控负载是影响其应用的关键因素。此外，Fe的引入对促进金属氮化物的形成起到关键作用，从而提高OER和ORR的双功能电催化性能。该研究为设计和合成 NiFe-杂原子掺杂碳基材料作为氧双功能催化剂用于可充电ZAB的深度开发提供了一个新的范例。
文献：https://doi.org/10.1039/D2TA03110H
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