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                唐亚文、邱晓雨课题组在Advanced Materials上发表研究论文

                近日,我校化科院唐亚文、邱晓雨课题组在石墨烯双面功能化方面↘的研究成果发表在Advanced Materials(2020, 2003134, IF=25.809)上。Advanced Materials是材料领域最有影响力的期刊之一。论文第一作者为化科院2017级硕士生陈江越,通讯作者为我校青年教师邱晓雨博士、美国德克萨斯大学付更涛博士(我校2017届博士生)、澳大利亚纽卡斯尔大学马天翼教授。

                可充电金属-空气电池由于其较高的能量密度,低成本以及高安全性受到了广泛关注。金属-空气电池的充电和放电分别发生了氧气还原反应(ORR)和析氧反应(OER)。ORR和OER是一个可逆々反应。理论上讲,有利于ORR进行的界面必然不利于OER;反之亦然。常用的将ORR和OER活性组分简单混合死神鐮刀一下子出現在手中的方法不能有效地构建独立的、互不干事情扰的ORR和OER催化界面;同时,长︾期运行过程中,双功能活性组分之间的团聚和溶解也阻碍了金属-空气电池性能的进一步提高。因此,设计高效的、具有独立ORR/OER双功能界面的电催化剂对加速可充电金属-空气电池的商业化至关重要。

                唐亚文课题组通过多步自组装方法,制备得到了具有不同ORR/OER功能化界面的石墨烯球。首先通过静电 嗯作用在二氧化硅球表面均匀地吸咔附[Ni(CN)4]2-;以氧化石墨烯包覆后,再通过π-π堆积作用将肽菁亚铁(FePc)锚定在其外表面;惰性氛围下高温热解,除去模板后得到内层为单原子Ni、外层为单原子Fe的Ni-N4/GHSs/Fe-N4双功能催化剂。电化学测试表明Ni-N4/GHSs/Fe-N4对ORR和OER具有高〖活性,ORR半波电位E1/2为0.83 V,而OER过电位Ej10仅为0.39 V;对照组(Ni-N4/GHSs和GHSs/Fe-N4)研究证明,石墨烯球内部的Ni-N4为OER活性组分,外部的Fe-N4为ORR活性组分,石墨烯的两个界面发挥了不同功能。组装成锌空∑ 电池中,OER/ORR双功能的Ni-N4/GHSs/Fe-N4基空气阴极表现出较大的比容量(777.6 mAh gZn-1,理论值的94.8%)和能量密度(970.4 Wh kgZn-1,理论值的89.5%),较高的充放电循环稳定性和快速响应性能。在600次的充放电循环后,Ni-N4/GHSs/Fe-N4基空气阴极仍能维持较高的充放电效率(52.2%),明显优謝謝于商业化Pt/C+RuO2基空气阴极(45.2%)。这一研究结果为石墨烯界面的不同功能化提供了一种新的思路。

                该工作得到了江苏¤省新型动力电池重点实验室不但是千秋子、江苏省生物医药功能材料协同创新中心、生物医药功能材料国家地方联合工程中心、国家自然科学基金、江苏省优势学科建设项目等资金的支持。

                文章链接:

                江苏省新型动力电池重点实验室

                化学与材料 就在這時候科学学院

                2020.06.24

                • 更新时间

                  2020年06月26日 10:01

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                  化科院

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