本文要點：
B，N摻雜的超薄碳納米片上部結構，用於可充電鋅空氣電池
成果簡介
合理的結構設計，成分控制和雜原子摻雜是實現燃料電池或金屬-空氣電池中氧還原反應（ORR）優良電催化劑的有效策略。本文廣東工業大學材料與能源學院黃少銘教授課題組提出了一種簡便有效的方法，採用氯化鈉（NaCl）輔助熱解法製備具有高B，N摻雜水平的超薄碳納米片超結構（BN / C）。研發的BN / C催化劑在半波電位（E 1/2）的鹼性介質中對ORR表現出良好的催化活性）的0.8 V電壓，與商用Pt / C相當。BN / C催化劑還顯示出更好的長期穩定性和令人滿意的甲醇耐受性。
這種優異的性能歸因於BN / C的結構和組成特性，包括大表面積（1085 m2g -1），分層多孔結構，B，N共摻雜的協同效應和高含量的ORR活性物質。值得注意的是，BN / C中具有電子缺陷性質的B元素會產生更多的電荷，從而加快ORR中的反應動力學。此外，包含BN / C催化劑和RuO 2和液體電解質的可再充電Zn-空氣電池裝置具有優異的性能，開路電勢約為1.36 V，峰值功率密度約為115 mW cm -2，並且出色的耐用性（1000個循環，可運行14天）。此外，包含BN / C催化劑和RuO的柔性固態Zn-空氣電池2 在不同的彎曲狀態下顯示出良好的循環耐久性，表明可穿戴設備具有出色的實用性。
圖文導讀
圖1。（a）BN / C納米片的合成工藝；（b）BN / C納米片的XRD圖譜；BN / C納米片的XPS光譜：（c）調查掃描光譜；（d）高解析度C 1s光譜；（e）高解析度的B 1s頻譜；（f）高解析度的N 1s頻譜；（g）圖 1f 中N種的統計內容
圖2。（a–c）BN / C納米片的SEM圖像；（d）BN / C納米片的AFM圖像；（e–g）BN / C納米片的TEM圖像；（h）BN / C納米片的N 2吸附-解吸等溫線；插圖顯示了相應的孔徑分布；（i）BN / C納米片的EDX元素映射圖像。
圖3、電化學測量數據及圖示
圖4。（a）液態鋅空氣電池組件的示意圖；
（b）兩節電池的開路電壓；
（c）放電極化曲線和電荷極化曲線；
（d）放電極化曲線和功率密度曲線；
（e）在5.0 mA cm -2的恆電流放電-充電循環曲線；
（f）鋅空氣電池在5 mA cm -2的電流密度下的長期穩定性測試；
（g）由兩個串聯的Zn-air電池供電的紅色發光二極體（LED）燈泡的照片。
圖5。（a）柔性可充電鋅空氣電池的示意圖；（b）電池的開路電壓；（c）在不同角度彎曲下在5.0 mA cm -2的恆電流放電-充電循環曲線；（d）一個紅色LED燈泡的照片，該燈泡被兩個彎曲成不同角度的串聯的柔性鋅-空氣電池所照亮。
小結
總之，提出了一種以NaCl為模板製備具有獨特的超薄納米片超結構，分級孔隙和超高比表面積的B，N摻雜碳材料的簡便有效的方法。結構和組成上的優勢使該材料具有與鹼性溶液中商用Pt / C相當的良好ORR活性。另外，其對ORR的穩定性和選擇性超過了商業化的Pt / C催化劑。BN / C + RuO2具有液態電解質的可再充電鋅空氣電池中的催化劑和全固態柔性鋅空氣電池中的催化劑都達到了高性能。可能會為將來在實際應用中低成本和高性能碳基電催化劑的設計和製造提供啟示。
文獻：