Chem. Eur. J. ：锰原位自催化制备的3D 薄片包覆的碳纳米棒高效催化锌空电池中的氧还原反应
图1. 锰基3D 薄片包覆的碳纳米棒的制备示意图。
图2. GFC-10的扫描电镜图及锌空电池测试图。
可再生能源的绿色开发和高效利用有助于 “碳达峰、碳中和”目标的顺利实现。锌空电池是一种具有广阔发展前景的绿色安全储能技术，然而稳定性差和功率密度低等瓶颈问题限制了其实际应用。设计和开发高效氧还原电催化剂对解决这些问题至关重要。近年来，相继涌现了一系列新型催化剂。过渡金属-碳杂化物（M-N-C）因其来源丰富、合成方法简单、结构可调、氧化性能优异等优点，在众多新型催化剂中脱颖而出。迄今为止，过渡金属铁、钴和镍已经被广泛应用于原位自催化制备碳材料的研究，但过渡金属锰在原位自催化制备碳纳米材料方面鲜有报道。
山东师范大学张春阳课题组通过煅烧三聚氰胺、P123和MnSO4•H2O制备了一系列3D 薄片包覆的碳纳米棒。研究发现，锰能原位催化碳纳米棒的生长，并且可通过改变锰含量调控碳纳米棒的表面片层。该碳纳米棒可作为锌空电池中的阴极催化剂，在碱性条件下催化氧气还原反应，其中锰含量为10%的GFC-10催化性能最优。GFC-10的催化氧还原起始电位为0.94V。利用GFC-10制备的锌空电池的开路电压为1.48 V，功率密度为128.9 mV cm-2；在电流密度为10 mA cm-2时，容量为786.9 mA h gZn-1，且具有较好稳定性（＞75 h），性能优于商业Pt/C材料。该研究为制备高活性的锰基催化剂提供了新途径。
论文信息
In-Situ Self-Catalyzed Growth of Manganese Embedded 3D Flakes-Coated Carbon Rod as an Efficient Oxygen Reduction Reaction Catalyst of Zinc–Air Batteries
Shuangshuang Zhang, Jin-an Hou, Juan Hu, Chun-Yang Zhang
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202202989
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Chemistry – A European Journal
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