本網(wǎng)訊 二次電鋅-空氣電池（RZABs）由于其低成本、環(huán)境友好和高安全性而被認(rèn)為是一種極具潛力的儲能器件,。然而,，氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）雙功能空氣電極上緩慢的動力學(xué)反應(yīng)過程，導(dǎo)致了RZABs較大的電化學(xué)過電位和相對較低的電壓輸出,。開發(fā)具有高性價比和良好耐久的雙功能氧電催化劑對于RZABs的發(fā)展具有重要意義,。近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院杜岳副教授在雙功能氧電催化劑研究方面取得了系列研究進(jìn)展,。
一,、通過創(chuàng)新的雙配體策略，成功實(shí)現(xiàn)了合金碳納米管的原位制備,，所制備復(fù)合材料獨(dú)特的CoNi-CoN3復(fù)合活性中心顯著提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性,。同步輻射與理論計算表明，CoNi合金的3d軌道電子調(diào)制增強(qiáng)了ORR/OER過程中的電子傳導(dǎo)性,，使CoNi-NCNT在堿性電解液中表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能催化性能,，其ORR半波電位達(dá)0.81 V，OER過電位在10 mA cm?2時僅為1.52 mV,。由CoNi-NCNT組裝的RZAB展現(xiàn)出高比容量（780 mAh g-1）和超長循環(huán)壽命（超過800 h）,，功率密度高達(dá)164 mW cm-2。該研究為高性能金屬空氣電池陰極材料的開發(fā)提供了新的研究思路,。該工作以“Dual-ligand engineered CoNi alloy/N-doped carbon nanotubes bifunctional ORR/OER electrocatalyst for long-lifespan rechargeable Zn-air batteries”為題,，發(fā)表于國際知名期刊Journal of Colloid and Interface Science（中國科學(xué)院一區(qū)TOP期刊，2024年影響因子9.4,，大類：材料科學(xué),，小類：界面、包覆與膜,，排名：6/132）,。杜岳為該論文第一作者，湖北師范大學(xué)光電轉(zhuǎn)換材料與器件湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一通訊單位,。
二,、通過化學(xué)誘導(dǎo)自組裝-原位磷化策略構(gòu)筑了三維多孔N,、P共摻雜碳包裹磷化鈷復(fù)合材料(Co2P@3DNPC)。采用密度泛函理論闡述了金屬離子,、植酸（PA）和聚乙烯亞胺（PEI）分子間的分子組裝行為,，指導(dǎo)了穩(wěn)定有機(jī)-無機(jī)前驅(qū)物的可控合成。所制備Co2P@3DNPC復(fù)合材料具有優(yōu)異的ORR/OER雙功能活性,，RZAB的功率密度達(dá)148.5 mW cm-2,，并且在充放電循環(huán)中具有顯著的穩(wěn)定性（>480 h）。相互連接的多孔結(jié)構(gòu)和嵌入的Co2P納米粒子優(yōu)化了電極-電解質(zhì)界面接觸,，有效提升了RZAB的能量密度和循環(huán)壽命,，為高效、穩(wěn)定雙功能氧電催化劑的合成提供了新策略,。該研究成果以“Coordination polymer derived transition metal phosphide/carbon composites for bifunctional oxygen electrocatalyst” 為題,，發(fā)表于國際期刊 Journal of Materials Science & Technology（中科院一區(qū)TOP期刊，2024年影響因子11.2,，大類：材料科學(xué),，小類：金屬與合金，排名：4/176,，入選中國科技期刊卓越行動計劃與中國最具國際影響力學(xué)術(shù)期刊）。杜岳為該論文第一作者,，湖北師范大學(xué)光電轉(zhuǎn)換材料與器件湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一通訊單位,，在上海理工大學(xué)竇世學(xué)院士的指導(dǎo)下，與溫州大學(xué)肖遙教授合作完成,。
上述研究工作均受到光電轉(zhuǎn)換材料與器件湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺支持,，并得到了國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金,、湖北省教育廳中青年團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助,。
作者信息：
杜岳，博士,，碩士生導(dǎo)師,，湖北師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授。長期從事合成化學(xué)與新能源材料領(lǐng)域的研究,，包括多孔材料,、電催化、鋅-空氣電池等,。以通訊（一作）作者在 Angewandte Chemie International Edition,、Matter、Journal of Materials Science & Technology,、Chemical Engineering Journal,、Nano Research等國際高水平期刊發(fā)表論文40余篇,，其中 ESI 高被引論文3篇，熱點(diǎn)論文1篇,。主持省部級科研項(xiàng)目3項(xiàng),，廳級2項(xiàng)，企業(yè)委托橫向開發(fā)項(xiàng)目2項(xiàng),。
仲芷誼,，湖北師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院光學(xué)工程2022屆碩士。研究方向?yàn)榻饘倏諝怆姵仃帢O材料,，導(dǎo)師為杜岳副教授,。研究生期間在高水平SCI期刊發(fā)表論文7篇，申請國家發(fā)明專利2項(xiàng),。主持獲得湖北省第十三屆“挑戰(zhàn)杯” 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽省銅獎,，獲2024年國家學(xué)業(yè)獎學(xué)金。