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蔣劍春院士/劉艷艷Adv. Sci.: 表面磷誘導(dǎo)的CoO與單片碳偶聯(lián)，用于準(zhǔn)固態(tài)鋅空氣電池的高效空氣電極

鋅空氣電池（ZABs）空氣電極的發(fā)展面臨的一個挑戰(zhàn)是將活性位點(diǎn)嵌入碳中，這需要粉末和膜之間的裂縫和混合，導(dǎo)致制造和使用過程中的能源效率低下。

利用木材的天然孔隙率來創(chuàng)建通道并生產(chǎn)嵌入催化活性位點(diǎn)的碳板是非常有前途的策略，但目前還沒有涉及表面設(shè)計(jì)策略以同時考慮催化活性和環(huán)境友好性的成功案例。

在此，中國林科院林化所蔣劍春院士、鄭州大學(xué)劉艷艷等人報(bào)道了一種由表面磷誘導(dǎo)的CoO顆粒與桐木碳板結(jié)合組成的整體空氣電極（P-CoO@PWC-2）。

受益于自然傳輸通道的保留，P-CoO@PWC-2有利于構(gòu)建三相界面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效傳質(zhì)和高導(dǎo)電性。該電極對氧還原反應(yīng) (ORR) 和析氧反應(yīng) (OER) 均表現(xiàn)出顯著的催化活性，且過電位間隙很小（E_OER ? E_ORR = 0.68 V）。

圖1. P-CoO@PWC的合成示意圖

DFT計(jì)算表明，在P-CoO@PWC-2表面上摻入P可以調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水的解離和氧的活化，從而誘導(dǎo)催化活性。

用于準(zhǔn)固態(tài)或水系ZAB的單片 P-CoO@PWC-2電極具有優(yōu)異的比功率、低充放電電壓間隙（0.83 V）和長期循環(huán)穩(wěn)定性（超過700次）。這項(xiàng)工作為將豐富的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的能源相關(guān)工程產(chǎn)品提供了新的途徑。

圖2. 以 P-CoO@PWC-2作為整體空氣電極的準(zhǔn)固態(tài)ZABs的性能

Surface Phosphorus-Induced CoO Coupling to Monolithic Carbon for Efficient Air Electrode of Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101314

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蔣劍春院士/劉艷艷Adv. Sci.: 表面磷誘導(dǎo)的CoO與單片碳偶聯(lián)，用于準(zhǔn)固態(tài)鋅空氣電池的高效空氣電極

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