成果简介
催化剂中的活性成分和支撑物之间的联系对于催化过程中的高活性和长期稳定性非常重要。本文，苏州大学邵名望教授、Dr. Kui Yin等《ChemistrySelect》期刊发表名为“Co3O4 Nanoparticle/F, N-codoped Graphene for High Efficiency Oxygen Reduction and Zinc-air Battery”的论文，研究通过硅氢键还原法合成了嵌入F、N掺杂的石墨烯中的Co3O4纳米颗粒（Co3O4/F、N掺杂的G）。掺有F和N原子的石墨烯与Co3O4纳米颗粒相互作用，优化了氧还原反应（ORR）的催化活性。
在0.1M KOH溶液中，Co3O4/F、N掺杂的G-2催化剂的Co负载量为3.38wt%，其半波电位对RHE为0.852V。此外，Co3O4/F，N掺杂的G-2催化剂在应用于原生Zn-空气电池时，输出了1.47V的极高开路电压和280 mW cm-2的优异功率密度，电流密度为450 mA cm-2。由于Co3O4和支撑物（F、N-掺杂的G）的协同效应，Co3O4/F、N-掺杂的G-2催化剂还表现出优异的稳定性和抗毒性，具有良好的实际应用前景。
图文导读
图1、制备流程图
图2、Co3O4/F，N掺杂G的表征
图3、电化学性能
图4、Co3O4/F，N掺杂G-2的电化学性能
小结
综上所述，本文采用了F、N掺杂的石墨烯作为基底，以提供高电子运输。由于独特的合成方法，Co3O4纳米颗粒通过电子传输与F, N-掺杂的石墨烯紧密相连，导致ORR的催化活性和稳定性突出。最佳样品Co3O4/F, N-掺杂的G-2显示出良好的ORR活性，转移电子数为3.89。Co3O4/F，N掺杂的G-2的优良半波电势为0.852 V相对于RHE。此外，与商用Pt/C的低甲醇耐受性不同，Co3O4/F，N掺杂的G-2在长期运行中表现出优异的稳定性。此外，Co3O4/F，N掺杂的G-2阴极催化剂被用于组装初级锌空气电池，并显示出良好的实际应用价值。这项工作为制备替代Pt基贵金属的ORR催化剂提供了一个新的思路。
文献：https://doi.org/10.1002/slct.202300616
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