得益于较高的理论能量密度、环境友好性和丰富的海水储量,海水基锌-空气电池(S-ZABs)被认为是一种极具应用前景的储能和能源转换装置,是解决能源短缺和环境污染问题的能源装置之一。然而对于S-ZABs而言,构筑在海水中具有高耐氯离子腐蚀...得益于较高的理论能量密度、环境友好性和丰富的海水储量,海水基锌-空气电池(S-ZABs)被认为是一种极具应用前景的储能和能源转换装置,是解决能源短缺和环境污染问题的能源装置之一。然而对于S-ZABs而言,构筑在海水中具有高耐氯离子腐蚀性与高性能的阴极氧还原反应电催化剂仍然具有挑战性。因此,我们通过高温硒化策略,在氮掺杂介孔碳材料上设计了超薄碳铠甲层封装的Co_(9)Se_(8)纳米颗粒高效ORR电催化剂(命名为NMC-Co_(9)Se_(8))。外部的超薄碳铠甲层不仅可以改善催化过程中的电子转移过程,抑制纳米颗粒的团聚,而且可以作为盔甲保护内部活性位点免受Cl^(-)吸附和腐蚀。得益于这种独特的结构,NMC-Co_(9)Se_(8)在0.1 mol·L^(-1)KOH海水电解质中表现出优异的ORR性能,其起始电位为0.904V,半波电位为0.860 V。更重要的是,基于NMC-Co_(9)Se_(8)催化剂的S-ZABs可提供172.4 m W·cm^(-2)的功率密度和超过150h的优异长期放电稳定性,均高于基于Pt/C的S-ZABs性能。这项工作为开发用于海水基锌-空气电池和其他能源转换技术具有耐氯离子腐蚀且高效的ORR催化剂提供了新思路。展开更多
钠离子电池(SIBs)的阳极材料一直备受研究关注,但缓慢的动力学行为和较大的体积变化限制了其在实际应用中的推广。为了克服这些问题,本研究利用金属有机框架和MoS_(2)的优异性能,设计并制备了具有稳定骨架结构的复合材料。以Co-ZIF为前...钠离子电池(SIBs)的阳极材料一直备受研究关注,但缓慢的动力学行为和较大的体积变化限制了其在实际应用中的推广。为了克服这些问题,本研究利用金属有机框架和MoS_(2)的优异性能,设计并制备了具有稳定骨架结构的复合材料。以Co-ZIF为前驱体,添加Mo源材料,在高温硫化烧结的过程中,构建了花状的Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C复合材料,探究其在不同温度条件下的结构和电化学性能。此外,通过密度泛函理论(DFT)分析了Co9S8(001)/MoS2异质结对扩散动力学的影响。结果表明,电子结构在异质结构的界面处发生了重塑,Co_(9)S_(8)/MoS_(2)表现出典型的金属性和显著增强的电子导电性。在所有样品中,700℃合成的阳极材料Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C具有更稳定的结构和优异的电化学性能。当电流密度从4000恢复到40 mA g^(-1)时,Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C-700的放电容量可以从368 mAh g^(-1)完全恢复到571 mAh g^(-1),并稳定在543 mAh g^(-1)。综上所述,本研究提供了一些关于异质结材料合理制备的思路,有助于设计高性能的金属钠离子电池负极复合材料。展开更多
文摘得益于较高的理论能量密度、环境友好性和丰富的海水储量,海水基锌-空气电池(S-ZABs)被认为是一种极具应用前景的储能和能源转换装置,是解决能源短缺和环境污染问题的能源装置之一。然而对于S-ZABs而言,构筑在海水中具有高耐氯离子腐蚀性与高性能的阴极氧还原反应电催化剂仍然具有挑战性。因此,我们通过高温硒化策略,在氮掺杂介孔碳材料上设计了超薄碳铠甲层封装的Co_(9)Se_(8)纳米颗粒高效ORR电催化剂(命名为NMC-Co_(9)Se_(8))。外部的超薄碳铠甲层不仅可以改善催化过程中的电子转移过程,抑制纳米颗粒的团聚,而且可以作为盔甲保护内部活性位点免受Cl^(-)吸附和腐蚀。得益于这种独特的结构,NMC-Co_(9)Se_(8)在0.1 mol·L^(-1)KOH海水电解质中表现出优异的ORR性能,其起始电位为0.904V,半波电位为0.860 V。更重要的是,基于NMC-Co_(9)Se_(8)催化剂的S-ZABs可提供172.4 m W·cm^(-2)的功率密度和超过150h的优异长期放电稳定性,均高于基于Pt/C的S-ZABs性能。这项工作为开发用于海水基锌-空气电池和其他能源转换技术具有耐氯离子腐蚀且高效的ORR催化剂提供了新思路。
文摘钠离子电池(SIBs)的阳极材料一直备受研究关注,但缓慢的动力学行为和较大的体积变化限制了其在实际应用中的推广。为了克服这些问题,本研究利用金属有机框架和MoS_(2)的优异性能,设计并制备了具有稳定骨架结构的复合材料。以Co-ZIF为前驱体,添加Mo源材料,在高温硫化烧结的过程中,构建了花状的Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C复合材料,探究其在不同温度条件下的结构和电化学性能。此外,通过密度泛函理论(DFT)分析了Co9S8(001)/MoS2异质结对扩散动力学的影响。结果表明,电子结构在异质结构的界面处发生了重塑,Co_(9)S_(8)/MoS_(2)表现出典型的金属性和显著增强的电子导电性。在所有样品中,700℃合成的阳极材料Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C具有更稳定的结构和优异的电化学性能。当电流密度从4000恢复到40 mA g^(-1)时,Co_(9)S_(8)/MoS_(2)/C-700的放电容量可以从368 mAh g^(-1)完全恢复到571 mAh g^(-1),并稳定在543 mAh g^(-1)。综上所述,本研究提供了一些关于异质结材料合理制备的思路,有助于设计高性能的金属钠离子电池负极复合材料。