新聞網訊 近日，機電工程學院李延輝教授團隊在國際知名期刊Applied Energy（IF=10.1，中科院1區）發表題目為“Pyridinic N–B Pair-Doped Carbon Microspheres with Refined Hierarchical Architectures for Rechargeable Zinc-Air Batteries”的研究論文。我校李延輝教授、皮信信博士和哈爾濱工業大學孫飛教授為共同通訊作者，青島大學為第一完成單位，機電工程學院2022級碩士研究生陳文浩為第一作者。
金屬-空氣電池作為解決能源轉換和儲存問題的替代方案，其效率受到氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）緩慢反應動力學的制約。鑒于低儲量、高成本鉑基電催化劑使用的局限性，碳材料具有成本低、高機械強度、優良導熱性和導電性以及輕質等優勢，開發低成本、高效無金屬碳基雙功能電催化劑具有重要意義。為此，該工作通過硬模板法和物理活化法相結合策略，對碳基電極實現宏觀-微米-納米級多尺度結構調控，獲得有序分級孔結構與表面氮硼共摻雜基團結構協同優化，并有效調控了活性位點分布和局域電子環境。相比大多數碳基電催化劑，制備的富有序分級孔氮硼共摻雜碳微球電催化劑在鋅-空氣電池中實現了更高的電催化活性（ORR：起始電位0.996 V，半波電位0.889 V；OER：10 mA cm?2下過電位384 mV）與穩定性（長航時連續充放電358 h）。此外，該工作通過密度泛函理論（DFT）模擬揭示吡啶型N-B配對在鄰近N活性位點上的高效電子轉移途徑和OOH*吸附物種的轉換機制，為設計和優化碳基電催化劑的多雜原子配組與有序分級結構提供了新見解。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.124511
魯公網安備 37021202000856號 
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