开发高活性、高性价比、耐用的双功能氧电催化剂是推动可充电锌空气电池（ZABs）发展的重要一步。
近日，同济大学程传伟教授报道了一种高效的氮杂碳纳米片阵列负载的超薄Co(OH)2纳米片自支撑空气正极（Co(OH)2@NC）。
文章要点
1）研究人员首先用溶液法制备了Co-MOF纳米片阵列。SEM图像表明，Co-MOF纳米片均匀地生长在碳布上。其次，Co-MOF纳米片阵列在Ar气氛中退火，转变为Co纳米颗粒包裹的氮掺杂碳纳米片阵列。然后，通过酸蚀工艺去除Co纳米颗粒，得到NC纳米片的样品。接着通过分子筛咪唑骨架-67（ZIF-67）的一步自转化，在NC上生长出超薄的Co(OH)2纳米片，从而在碳布上制备了Co(OH)2@NC。
2）Co(OH)2@NC独特的复合电极设计具有以下优点：i）具有丰富孔隙率和高比表面积的3D层状复合结构可以为OER/ORR过程提供丰富的暴露反应位点，从而导致优异的氧双功能活性；ii）超薄的Co(OH)2纳米片与MOF衍生的氮掺杂碳纳米片阵列相结合，可以实现较短的离子扩散长度和快速的传质过程；iii）柔性碳衬底上的阵列结构可以直接用作ZABs的无粘结剂空气正极，确保了良好的电接触、坚固的机械稳定性和灵活性。
3）所制备的Co(OH)2@NC具有优异的双功能氧活性，其低电位间隙（ΔE）为0.69 V。此外，以Co(OH)2@NC为空气正极，组装的水系和柔性的固态可充电ZABs具有高比容量（798.3 mAh gZn−1）、良好的工作稳定性（5 mA cm−2时的工作寿命超过70 h）、低充电电压和高能效等优点，优于NC纳米片阵列和Pt/C基空气正极。
本工作为设计用于高性能ZABs的双功能电催化剂提供了参考。
参考文献
Yijie Wang, et al, Ultrathin Co(OH)2 Nanosheets@Nitrogen-Doped Carbon Nanoflake Arrays as Efficient Air Cathodes for Rechargeable Zn–Air Batteries, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202101720
https://doi.org/10.1002/smll.202101720
