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呂建國/何慶剛/呂斌Appl. Catal. B.: 鈷摻雜堿性磷酸鐵作為長壽命和高功率密度可充電鋅空氣電池的雙功能電催化劑

設計高效、循環穩定的空氣陰極對于可充電鋅-空氣電池(ZABs)的發展至關重要。

浙江大學呂建國、何慶剛和呂斌等開發了一種通過新型水油兩相水熱法合成的微球型鈷摻雜 Fe₅(PO₄)₄(OH)₃·H₂O(Co-FPOH)的策略，并將該催化劑用作ZAB的ORR/OER雙功能電催化劑。

通過將Co摻雜到Fe₅(PO₄)₄(OH)₃·H₂O(FPOH)中改變了局部電子分步，有效地提高了Co-FPOH的電催化性能。

在OER過程中，電流密度為10 mA cm^-2時，Co-FPOH (290 mV)的過電位遠遠低于最先進的RuO₂(350 mV)，Co-FPOH(69 mV dec^-1)的Tafel斜率也低于RuO₂(107 mV dec^-1)和FPOH(175 mV dec^-1)。另外，Co-FPOH的ORR催化反應接近4e -，幾乎達到了Pt/C的理論值(n = 4.00)。

以Co-FPOH作為空氣電極組裝的ZAB在5 mA cm^-2下具有450小時的超長循環壽命、167.8 ?Wh cm^-2的高峰值功率密度、約1.42 V的高開路電壓和在10 mA cm^-2下的817 mAh g_Zn^-1大放電比容量。Co-FPOH作為高級ZAB的潛在雙功能電催化劑，性能優于貴金屬電催化劑。

Cobalt-Doped Basic Iron Phosphate as Bifunctional Electrocatalyst for Long-life and High-Power-Density Rechargeable Zinc-Air Batteries. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120712

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