【摘 要】
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随着化石燃料资源的日渐短缺,研究者们致力于研发新的可再生能源技术。在现阶段,限制金属-空气电池商业化应用的主要因素在于氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）缓慢的动力学。因此,研发高效且稳定的非贵金属基双功能氧电催化剂对促进金属-空气电池的发展至关重要。前期研究证明,过渡金属氧化物/氮掺杂碳材料中的吡啶氮-金属配位结构和氧空位都能提升其ORR和OER的催化活性。然而,当前ORR/OER双功能电
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随着化石燃料资源的日渐短缺,研究者们致力于研发新的可再生能源技术。在现阶段,限制金属-空气电池商业化应用的主要因素在于氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）缓慢的动力学。因此,研发高效且稳定的非贵金属基双功能氧电催化剂对促进金属-空气电池的发展至关重要。前期研究证明,过渡金属氧化物/氮掺杂碳材料中的吡啶氮-金属配位结构和氧空位都能提升其ORR和OER的催化活性。然而,当前ORR/OER双功能电催化剂的催化活性有待进一步提高。本文成功制备了含有吡啶氮-钴配位结构和氧空位的尖晶石型Ni Co2O4/介孔氮掺杂石墨烯(Ni Co2O4-x/NLG)和岩盐型Ni Co O2/介孔氮掺杂石墨烯(Ni Co O2-x/NLG)两类复合催化剂。采用多种表征手段证明,利用简单、高效的激光辐照方法能够有效提升镍钴氧化物/介孔氮掺杂石墨烯的吡啶氮-Co配位结构和氧空位的含量。通过电化学测试发现,当同时提升氧空位与吡啶氮-钴配位结构的含量时,氧空位与吡啶氮-钴配位结构的协同效应不仅能够改善镍钴氧化物/介孔氮掺杂石墨烯的导电性,更能够促进其ORR/OER本征催化活性的进一步提升。在1.0 M KOH中,Ni Co2O4-x/NLG表现出优异的ORR/OER催化活性,OER的过电势为290 m V,ORR的半波电位为0.85 V,且具有良好的稳定性。此外,Ni Co2O4-x/NLG复合电催化剂应用到锌-空气电池时,表现出优异的电池性能和稳定性,电池的能量密度可达到149 m W cm-2,比容量为695.5 m Ah gZn-1,且能够保持160小时的充放电循环,证明Ni Co2O4-x/NLG在锌-空气电池中具有应用潜力。
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