凤眼莲生物质衍生Fe2N/氮掺杂碳纳米管，用于锌空气电池
1成果简介
本文，温州大学王娟副教授、金辉乐研究员等研究人员在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊发表名为“Biomass-Derived Fe2N@NCNTs from Bioaccumulation as an Efficient Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Zn–Air Battery”的论文，研究提出了一种通过凤眼莲水培法合成 Fe2N@氮掺杂碳纳米管 (Fe2N@NCNTs ) 作为高效氧还原反应电催化剂的方法。
优化后的 Fe 2 N@NCNT在广泛的 pH 条件下表现出优异的 ORR 性能，例如在 0.5 MH2SO4 ( E 1/2 = 0.77 V)、0.1M KOH ( E 1/2 = 0.86 V) 和 0.1 M PBS 中（E1/2 = 0.71V）等等。更重要的是，使用Fe2N@NCNTs催化剂构建的锌空气电池 (ZAB)具有高开路电压 (1.53V)、高峰值功率密度 (135mW cm –2) 和出色的稳定性（超过200小时）。显着提高的 ORR 性能可归因于高N掺杂水平及其分层多孔结构。这项工作为开发用于环境治理和高效能源转换的ORR催化剂提供了途径。
2图文导读
图1. (a) Fe 2 N@NCNTs 的合成示意图。(b) XRD 图案。(c) 扫描电镜图像。(d) TEM 图像。(e) HRTEM 图像（插图 SAED 图像）。(f) HAADF-STEM。(g) Fe 2 N@NCNT的相应元素映射图像。
图2. (a,d) LSV 曲线和 (b,e) Fe 2 N@NCNTs 、Fe 2 N@NC 、Fe–C、NC 和 Pt/C的相应 Tafel 斜率。(c,f) Fe 2 N@NCNTs和 Pt/C 的计时电流响应。在 (a,b,c) 0.1 M KOH 和 (d,e,f) 0.1 M PBS 中进行测试。
图3. (a) ZAB 的开路电压。(b) 放电极化和相应的功率密度曲线。(c) 速率放电曲线。(d) 10 mA cm –2时的比容量图。(e) 固体 ZAB 的循环性能。
图4. (a) N2吸附-解吸等温线和 (b) Fe2N@NCNTs和 F2N@NC的相应孔径分布。(c) Fe2N@NCNTs和 Fe2N@NC的拉曼光谱。(d) Fe2p和 (e) Fe2N@NCNTs和 Fe2N@NC的 N 1s 高分辨率 XPS 。(f) Fe2N@NCNTs和Fe2N@NC中不同键合类型氮的相对含量。(g) Fe2N@NCNT上的ORR示意图。
文献：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c01790
来源：材料分析与应用
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