李成超/张宇斐Small:操纵石墨插层化合物的电子结构以提高双功能氧催化性能

  • A+
on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">开发用于氧还原和析氧{attr}3{attr}3222{/attr}0{/attr}(ORR/OER)的高效双功能催化剂可以为未来的锌-空气电池(ZABs)的开发提供了可能性。基于此,广东工业大学李成超教授和张宇斐讲师(共同通讯作者)等人报道了一种具有低成本和高导电性的几层氯化铁(FeCl3)和氯化镍(NiCl2)共插层-石墨插层化合物(FeCl3-NiCl2-GIC)作为ZABs的双功能氧催化剂。

作者利用熔融FeCl3和NiCl2作为石墨插层剂,然后使用过氧化氢(H2O2)进行后剥离处理,制备了一系列用于ZAB的GIC基双功能氧催化剂。在各种FeCl3和NiCl2插层GIC(FeCl3-NiCl2-GIC)中,Fe-Ni摩尔比为7: 3时,优化的几层FeCl3-NiCl2-GIC表现出优异的OER和ORR性能。在电流密度为10 mA cm-2时,过电位最小为276 mV,最高起始电位为0.89 V。
通过密度泛函理论(DFT)计算证明,FeCl3-NiCl2-GIC中的FeCl3和NiCl2共插层调节了GIC的电子结构,从而导致大量电荷转移以降低OER和ORR的能垒,这对于提高催化性能至关重要。
随后,用几层FeCl3-NiCl2-GIC催化剂组装的ZAB在160 h的循环放电和充电过程中表现出几乎恒定的电压差,同时具有72.6%的高能效。总之,该工作还表明了利用石墨插层化合物的层电子结构调节作为ZABs的有效双功能催化剂的可能性。
Manipulating the Electronic Structure of Graphite Intercalation Compounds for Boosting the Bifunctional Oxygen Catalytic Performance. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202107667.
https://doi.org/10.1002/smll.202107667.


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0