2023-09-11 17:05:48, Dr. Dai QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司
“自解耦”空气电极的设计原理如图1所示。图1a展示了传统空气电极的微观结构,双功能催化剂被直接负载在碳纸电极上,在充电过程的高电压下,OER过程会伴随着催化剂本身的电化学氧化。图1b展示了“自解耦”空气电极的微观结构,其中加入了磺酸掺杂聚苯胺(S-PANI)中间层,其电导率可随充放电电位切换,从而将OER和ORR反应分离开来。具体来说,当电池充电时,OER部分的催化剂助力氧析出反应,而ORR部分催化剂由于S-PANI中间层的绝缘而保持惰性,从而避免被电化学氧化。而在放电过程中,S-PANI中间层变得导电,ORR部分的催化剂可促进氧还原反应。
图1. (a) 传统空气电极结构示意图。(b)自解耦空气电极结构示意图。
图2展示了空气电极的双功能催化剂ZnCoP/NC的合成过程(图2a)及表征结果(图2b-2g)。作者利用台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES,在室温条件下,使用Si (533) 单色器,测试了Co元素K-边的X-射线吸收谱。图2f展示了X-射线吸收近边结构谱(XANES), ZnCoP/NC与Co箔相似。图2g展示了X-射线吸收扩展边精细结构谱的傅里叶变换图(FT-EXAFS), 其中1.6 和 2.5 Å 分别指向Co-P键和Co-Co键,证明ZnCo-P/NC的主相是磷化钴。该实验从材料价态与局域配位环境的角度,解析了双功能催化剂ZnCoP/NC的精细结构。
图2 (a) ZnCo-P/NC的合成过程。ZnCo-P/NC的(b)SEM图,(c)TEM图,(d)高分辨TEM图,(e)EDS-mapping图,(f)Co-K边 XANES, (g) FT-EXAFS。
该项成果以《Self-Decoupled Oxygen Electrocatalysis for Ultrastable Rechargeable Zn-Air Batteries with Mild-Acidic Electrolyte》为题目,发表于国际期刊ACS Nano。
原文链接:
https://pubs.acs.org/action/showCitFormats?doi=10.1021/acsnano.3c05845&ref=pdf
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近期,QD北京样机实验室测试了低质量含量的Pt、Cu样品,结果表明,台式X射线吸收精细结构谱仪在测试1 wt%级别的低含量元素时也可获得与同步辐射光源数据高度吻合的优质谱图,可为单原子催化剂等领域的研究提供有力支持。
1 wt% Pt@Al2O3
0.9 wt% Cu@CBN
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