Se preparó Fe @ NCG pirolizando quelatos de fequitosano formados sin disolvente y urea de fuente de nitrógeno de molécula pequeña adicional. El catalizador formado exhibe un desempeño catalítico bifuncional hacia ORR y OER en medio alcalino y mayor densidad de potencia y mayor durabilidad de carga-descarga en batería de zinc-aire. Crédito:World Scientific Publishing
En un informe publicado en Nano , un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencias e Ingeniería de Sichuan, China ha desarrollado catalizadores de metales de transición encapsulados en carbono dopado con N para reacciones de reducción de oxígeno (ORR) y reacciones de evolución de oxígeno (OER) para optimizar el rendimiento de las baterías de zinc-aire.
Una capa de carbono tridimensional similar al grafeno poroso encapsulado Fe / Fe 3 Se preparó C (Fe @ NCG) mediante pirólisis de la mezcla de quelato de Fequitosano ensamblado sin disolvente y urea con una fuente de nitrógeno de pequeño peso molecular. El efecto de limitación del espacio del quelato suprimió la aglomeración de Fe 3+ iones, y la pequeña fuente de nitrógeno molecular promovió la regulación de la configuración N. La batería de zinc-aire ensamblada con catalizador Fe @ NCG muestra un buen rendimiento.
El catalizador Fe @ NCG muestra una notable actividad catalítica bifuncional ORR / OER con un potencial de media onda de 0,86 V para ORR y una diferencia de potencial moderada de 0,85 V en medio alcalino. "La batería de zinc-aire ensamblada con Fe @ NCG como catalizador positivo y negativo mostró una buena plataforma de descarga, alta densidad de potencia máxima, alta densidad de energía, y una alta estabilidad de ciclo ", dice Lei Ying, Doctor., el autor correspondiente del artículo.
Lo especial del estudio es que el Fe @ NCG se preparó pirolizando quelatos de fequitosano formados sin disolvente y urea de fuente de nitrógeno de molécula pequeña adicional. El dopado y grabado con nitrógeno in situ de quitosano carbonizado autodopado con nitrógeno mediante gas CN producido por g-C 3 norte 4 descomposición (como C 2 norte 2 + , C 3 norte 2 + , C 3 norte 3 + ) es útil para la regulación de la estructura electrónica y la formación de estructura de poros en el esqueleto de carbono.
Es más, la distribución uniforme de Fe podría atribuirse al efecto de confinamiento del espacio quelante a nivel molecular del precursor del compuesto quelato de Fe-quitosano, donde el quitosano molecular sirvió como una 'valla' para reducir efectivamente el exceso de agregación de Fe 3+ iones. Luego, el grupo probó el rendimiento electrocatalítico del producto.
El trabajo de este equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia e Ingeniería de Sichuan ha llevado al apasionante desarrollo de materiales electrocatalíticos. Este trabajo sugiere que una estrategia simple y universal también puede extenderse a la síntesis de otros electrocatalizadores de metales de transición recubiertos de carbono.
Una de las fronteras más fascinantes en este campo de investigación podría ser la combinación de la estrategia de confinamiento espacial quelante y la regulación de la configuración N. La comprensión de estos procesos mejorará el rendimiento de los materiales y equipos, que mejorará la vida de todos nosotros. Más recientemente, el grupo ha estado trabajando en conversiones multifuncionales de materiales electrocatalíticos y ensamblaje de dispositivos.
