南京工业大学《Carbon Energy》：自反堆叠FeCoOx@石墨烯复合材料 ，用于长寿命锌空气电池

成果简介

本文，南京工业大学Cuie Wang、廖开明教授、邵宗平教授等在《Carbon Energy》期刊发表名为“In situ formation of self-antistacking FeCoOx on N-doped graphene: A 3D-on-2D nanoarchitecture for long-life Zn–air batteries”的论文，研究突出一种新颖而简便的策略来制造嵌入原位生长的具有自反堆叠结构的Fe-Co双金属氧化物颗粒的N掺杂石墨烯片（表示为 10% FeCoO x @NG，20% FeCoO x @NG , 和 30% FeCoO x @NG)。

令人印象深刻的是，最佳的 FeCoO x @NG 复合材料可用作碱性溶液中 ORR 和 OER 的具有成本效益的双功能氧电催化剂（ 20% FeCoO x @NG 的电位间隙 Δ E仅为 0.78 V ）并且优于该复合材料的 Pt/C+RuO2基准（Δ E  = 0.83 V）。当这样的 20% FeCoO x@NG 电催化剂用于ZABs，值得注意的是，电池在300 mA cm -2下提供了215mW cm -2的高功率密度，即使在测试 400 小时后也能提供 56.3% 的良好能量效率。进一步研究了对具有增强的 ZAB 催化性能的FeCoOx和氮掺杂石墨烯 (NG)之间的协同效应的基本认识。

图文导读

图1、FeCoO x @NG 复合材料的合成过程示意图

图2、(A) NG、(B) ZIF-67、(C) ZIF-67@NG 和 (D) FeCoO x @NG 的 SEM 图像。(E) FeCoO x @NG 的彩色 TEM 图像。(F) FeCoO x @NG的高分辨率 TEM 图像。(G) 扫描 TEM 图像和 (HL) FeCoO x @NG 的相应元素映射。

图3、(A) FeCoO x @NG的 XPS 测量光谱。FeCoO x @NG中各种元素的XPS光谱：（B）O 1s；(C) C 1s；(D) N 1s；(E) 钴 2p；(F) Fe 2p

图4、 FeCoO x @NG 在 ZAB 中的实际应用

小结

综上所述，研究开发了一种原位方法来制造具有自反堆叠 3D-on-2D 结构的 Fe-Co 双金属氧化物颗粒/NG 片状复合材料 (FeCoO x @NG)，作为不含贵金属的双功能氧电催化剂可充电ZAB。本研究提出了一种设计先进的自反堆叠 3D-on-2D 氧电催化剂的原位策略，并可能为该催化剂在金属-空气器件（如 ZAB、铝-空气电池和锂空气电池）中的实际应用铺平道路。

文献：https://doi.org/10.1002/cey2.274