合理的工程电极结构实现高效的三相接触线对于锌-空气电池和水电解等应用至关重要。
近日，浙江师范大学胡勇教授报道了展示了一种有效的“原位多孔吸附和受限生长多孔吸附”策略，用于合成基于氮掺杂石墨碳的可呼吸三功能电催化剂，其中Co纳米颗粒空间受限在蜂窝状大孔结构（表示为Co@HMNC），用于加速ORR、OER和HER的三重传输。
文章要点
1）研究发现，两步MOF生长策略使得大量由氮掺杂碳保护的Co纳米粒子被固定在大孔内壁上，即使在29.56 wt.%的高Co含量下也具有优异的均匀性，并有利于活性位点暴露于电解质，保护金属在受限环境中不溶解和结块。此外，蜂窝状大孔通道提供连续的直接通道，加速气体扩散，并加速电子和电解质在整个催化剂中的传输。每个相互连接的大孔就像一个用于电催化反应的“肺泡”反应器，确保内部NPs顺利“吸入”反应物或“呼出”产物。
2）实验结果表明，与一步法生长的Co蜂窝状大孔含氮碳相比，所制备的Co@HMNC催化剂具有更好的三官能团电催化性能，在700 ℃热解条件下，其半波电位（E1/2）为0.90 V，在10 mA cm−2时的过电位为318 mV和51 mV。以Co@HMNC为空气电极组装的液态锌-空气电池的比容量高达859 mA gZn−1，高功率密度达198 mW cm−2，长期稳定375 h，基于该催化剂的固态锌-空气电池的功率密度高达10 7 mW cm−2，显示了其在能源相关技术方面的巨大潜力。
参考文献
Haiyan Wang, et al, Accelerating Triple Transport in Zinc-Air Batteries and Water Electrolysis by Spatially Confining Co Nanoparticles in Breathable Honeycomb-Like Macroporous N-Doped Carbon, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202103517
https://doi.org/10.1002/smll.202103517
