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層層組裝，厚度可調(diào)！介孔Mo2C/C微球高效穩(wěn)定的Zn-空氣電池
來源： 時間：2023-12-22 10:32:08 瀏覽：1622次

第一作者：Zhang Jun-Ye、Xia Chenfeng、Su Yaqiong

通訊作者：趙東元院士、祖連海博士、李偉教授

通訊單位：復(fù)旦大學(xué)

DOI: 10.1002/smll.202307378

【研究背景】

功能介孔材料因其大表面積、可調(diào)孔隙率、開放介孔通道和可控功能形貌/納米結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，引發(fā)了廣泛的研究。特別是在鋅（Zn）-空氣電池中，介孔碳質(zhì)復(fù)合材料利用低成本介孔碳作為基體來支撐高活性金屬基納米粒子/團簇/位點，作為正極氧還原反應(yīng)（ORR）電催化劑顯示出良好的前景。然而，在高電流密度下，基于介孔碳質(zhì)復(fù)合材料的Zn-空氣電池表現(xiàn)出快速的性能退化和較差的循環(huán)性能/穩(wěn)定性，對其在電化學(xué)能源技術(shù)中的實際應(yīng)用構(gòu)成了重大障礙。基于此，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士團隊首次提出了“一鍋法”合成多層順序組裝的介孔Mo2C/C微球，并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具有超高功率密度以及有前所未有的ORR催化穩(wěn)定性。

多層介孔Mo2C/C微球的合成示意圖

【文章要點】

1、所制備的基于多層介孔Mo2C/C微球的Zn-空氣電池，具有超高功率密度（272 mW cm-2），并且在高電流密度條件下（100 mA·cm-2）具有創(chuàng)紀錄的100 h穩(wěn)定性。

2、通過密度泛函理論（DFT）計算、有限元分析和電化學(xué)實驗證實，分層介孔結(jié)構(gòu)可以通過毛細管效應(yīng)增強親水性以供應(yīng)大量的O2，并且通過快速的氧還原動力學(xué)消耗O2，顯著提高分級介孔上的O2通量，從而加速O2擴散。

【圖文展示】

圖1.多層介孔Mo2C/C微球的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征

圖2. Mo2C/C-x的外間孔碳層的可調(diào)厚度表征

 

圖3.多層介孔Mo2C/C微球順序裝配策略的原理與步驟示意圖

圖4.正極氧還原反應(yīng)和Zn-空氣電池性能

 

圖5.基于多層介孔Mo2C/C微球正極的氧還原動力學(xué)

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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