Zn_(3)Fe(CN)_(6)_(2)衍生的核壳CoFe@NC用于锌-空气电池的研究

摘要

开发高效稳定的电化学氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化剂是实现锌-空气电池广泛应用的关键。本文通过Zn_(3)[Fe(CN)_(6)]_(2)(ZnFe-PBA)模板在溶剂中与Co^(2+)进行离子交换,并经高温碳化,一步热解得到了N掺杂C包裹的钴铁双金属核壳材料CoFe@NC。NC壳层结构保护了CoFe核,双金属协同作用能增加催化剂的活性位点,从而提升了催化性能和稳定性。经测试,CoFe@NC在10 mA·cm^(-2)下,OER的过电位为380 mV,优于未经Co^(2+)交换的产物FeNC (540 mV);其ORR半波电位(0.725 V)也要比FeNC(0.710 V)的更大、表现出更好的活性。采用该催化剂组装的锌空气电池,具有较高的功率密度,能持续27 h放电,比容量为627.57 mAh·g^(-1),稳定维持长达120 h的充放电循环。本文提供1种简便合成合金核壳材料的策略,为开发可充电锌-空气电池催化剂开辟了一条新途径。