山東師范大學(xué)張春陽(yáng)課題組利用錳原位自催化機(jī)理一步合成了一系列3D 薄片包覆的碳納米棒。該碳納米棒可作為鋅空電池中的陰極催化劑，在堿性條件下催化氧氣還原反應(yīng)，具有優(yōu)越的放電性能和較好的穩(wěn)定性。
圖1. 錳基3D 薄片包覆的碳納米棒的制備示意圖。 圖2. GFC-10的掃描電鏡圖及鋅空電池測(cè)試圖。 可再生能源的綠色開(kāi)發(fā)和高效利用有助于 “碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。鋅空電池是一種具有廣闊發(fā)展前景的綠色安全儲(chǔ)能技術(shù)，然而穩(wěn)定性差和功率密度低等瓶頸問(wèn)題限制了其實(shí)際應(yīng)用。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高效氧還原電催化劑對(duì)解決這些問(wèn)題至關(guān)重要。近年來(lái)，相繼涌現(xiàn)了一系列新型催化劑。過(guò)渡金屬-碳雜化物（M-N-C）因其來(lái)源豐富、合成方法簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)可調(diào)、氧化性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，在眾多新型催化劑中脫穎而出。迄今為止，過(guò)渡金屬鐵、鈷和鎳已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于原位自催化制備碳材料的研究，但過(guò)渡金屬錳在原位自催化制備碳納米材料方面鮮有報(bào)道。 山東師范大學(xué)張春陽(yáng)課題組通過(guò)煅燒三聚氰胺、P123和MnSO4?H2O制備了一系列3D 薄片包覆的碳納米棒。研究發(fā)現(xiàn)，錳能原位催化碳納米棒的生長(zhǎng)，并且可通過(guò)改變錳含量調(diào)控碳納米棒的表面片層。該碳納米棒可作為鋅空電池中的陰極催化劑，在堿性條件下催化氧氣還原反應(yīng)，其中錳含量為10%的GFC-10催化性能最優(yōu)。GFC-10的催化氧還原起始電位為0.94V。利用GFC-10制備的鋅空電池的開(kāi)路電壓為1.48 V，功率密度為128.9 mV cm-2；在電流密度為10 mA cm-2時(shí)，容量為786.9 mA h gZn-1，且具有較好穩(wěn)定性（＞75 h），性能優(yōu)于商業(yè)Pt/C材料。該研究為制備高活性的錳基催化劑提供了新途徑。 論文信息 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
