Fe@NCG è stato preparato pirolizzando chelati di fechitosano formati privi di solventi e urea di fonte di azoto addizionale di piccole molecole. Il catalizzatore formato mostra prestazioni catalitiche bifunzionali verso l'ORR e l'OER in mezzo alcalino e una densità di potenza più elevata e una durata di carica-scarica superiore nella batteria zinco-aria. Credito:World Scientific Publishing
In un rapporto pubblicato su Nano , un team di ricercatori della Sichuan University of Science and Engineering, La Cina ha sviluppato catalizzatori di metalli di transizione incapsulati con carbonio drogato con N per reazioni di riduzione dell'ossigeno (ORR) e reazioni di evoluzione dell'ossigeno (OER) per ottimizzare le prestazioni delle batterie zinco-aria.
Uno strato di carbonio tridimensionale poroso simile al grafene incapsulato Fe/Fe 3 C (Fe@NCG) è stato preparato mediante pirolisi della miscela di chelato di fechitosano assemblato senza solvente e urea con una piccola fonte di azoto molecolare. L'effetto di limitazione dello spazio del chelato ha soppresso l'agglomerazione di Fe 3+ ioni, e la piccola fonte di azoto molecolare ha promosso la regolazione della configurazione dell'N. La batteria zinco-aria assemblata con catalizzatore Fe@NCG mostra buone prestazioni.
Il catalizzatore Fe@NCG mostra una notevole attività catalitica bifunzionale ORR/OER con un potenziale di semionda di 0,86 V per ORR e una moderata differenza di potenziale di 0,85 V in ambiente alcalino. "La batteria zinco-aria assemblata con Fe@NCG come catalizzatore positivo e negativo ha mostrato una buona piattaforma di scarica, densità di potenza di picco elevata, alta densità di energia, e un'elevata stabilità del ciclo." afferma Lei Ying, dottorato di ricerca, il corrispondente autore dell'articolo.
La particolarità dello studio è che il Fe@NCG è stato preparato pirolizzando chelati di fechitosano formati senza solventi e urea fonte di azoto di piccole molecole aggiuntive. Il drogaggio e l'attacco in situ dell'azoto del chitosano carbonizzato drogato con azoto da parte del gas CN prodotto da g-C 3 n 4 decomposizione (come C 2 n 2 + , C 3 n 2 + , C 3 n 3 + ) è utile per la regolazione della struttura elettronica e la formazione della struttura dei pori nello scheletro carbonioso.
Inoltre, la distribuzione uniforme di Fe potrebbe essere attribuita all'effetto di confinamento spaziale chelante a livello molecolare del precursore del composto chelato di Fe-chitosano, in cui il chitosano molecolare fungeva da "recinto" per ridurre efficacemente l'aggregazione in eccesso di Fe 3+ ioni. Il gruppo ha quindi testato le prestazioni elettrocatalitiche del prodotto.
Il lavoro di questo team di ricercatori della Sichuan University of Science &Engineering ha portato allo sviluppo entusiasmante di materiali elettrocatalitici. Questo lavoro suggerisce che una strategia semplice e universale può essere estesa anche alla sintesi di altri elettrocatalizzatori di metalli di transizione rivestiti di carbonio.
Una delle frontiere più affascinanti in questo campo di ricerca potrebbe essere quella di combinare la strategia di confinamento spaziale chelante e la regolazione della configurazione dell'N. La comprensione di questi processi migliorerà le prestazioni di materiali e attrezzature, che migliorerà la vita di tutti noi. Più recentemente, il gruppo ha lavorato su conversioni multifunzionali di materiali elettrocatalitici e assemblaggio di dispositivi.
