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上海交通大學胡云行課題組--無金屬表面微孔石墨烯電催化劑用于可充電全固態鋅-空電池
       這里,通過二氧化碳與Na/K液態合金反應,直接合成了新型表面微孔石墨烯(SMG),它被證明是一種堅固的無金屬鋅-空電池(ZAB)陰極材料。基于SMG的ZAB(SMG-ZAB)在83 mA cm-2電流密度下,具有出色峰值功率密度(65 mW cm-2),其性能與市售的基于20%Pt/C陰極的ZAB相當,優于目前所報道的全固態ZAB。此外,該SMG-ZAB提供了前所未有的小充放電電壓間隙(0.25 V),還具有出色的耐久性。如此優異的性能可歸因于其缺陷,含氧表面官能團,以及的相互連接的獨特孔結構和表面微孔的共同存在。該研究工作提供了一種有前景的制備高效無金屬電極材料的途徑,即由CO2制備而來的無金屬表面微孔石墨烯電催化劑,應用于全固態鋅-空電池。
 
 
Figure 1. SMG的形態表征:(a)SEM圖像;(b)透射電鏡圖像;(c)HRTEM圖像;(d)SEAD模式;和(e–g)EDS圖片,以及C和O的對應元素圖。
 
  Figure 2. SMG和rGO的XRD圖比較。
 
  
Figure 3. SMG的(a)C 1s和(b)O 1s的反卷積XPS光譜;(c)具有相應ID/IG比的拉曼光譜;和(d)N2吸附/解吸等溫線。
 
  Figure 4. 固態ZAB中SMG,SMG-800,rGO,5%Pt/C和20%Pt/C的電化學特性。(a)鋅空氣電池;(b)充電/放電極化曲線,(c)相應的放電功率密度;(d)2 mA cm-2電流密度下的放電曲線;(e)鋅-空氣柔性電池的示范圖;(f)奈奎斯特圖和擬合曲線。
 
  Figure 5.(a-b)不同電極在2 mA cm-2電流密度下的充電/放電曲線,(c)在不同脈沖周期時的奈奎斯特曲線圖和擬合圖;基于ID/IG堆棧的共焦拉曼成像,在脈沖周期之前(d)和之后(e)覆蓋20 X 30 mm2的SMG陰極。
 
       該研究工作由上海交通大學胡云行課題組于2021年發表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文:Metal-free surface-microporous graphene electrocatalysts from CO2 for rechargeable allsolid-state zinc–air batteries。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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