成果简介

本文，太原理工大学XiaoqiongHao（第一作者）等研究人员在《AdvancedScience》期刊发表名为“NDopedCarbonNanotubesDerivedfromGrapheneOxidewithEmbedmentofFeCoNanoparticlesasBifunctionalAirElectrodeforRechargeableLiquidandFlexibleAllSolidStateZinc–AirBatteries”的论文，研究提出一种新方法，用于合成嵌入N，P共掺杂的碳包覆的氮掺杂碳纳米管中的FeCo合金纳米粒子（NP）（NPC/FeCo

NCNT）。

具体而言，通过将吸附有Fe3+，Co2+和三聚氰胺的氧化石墨烯包覆的聚苯乙烯球体煅烧来实现NCNT的合成。在此过程中，氧化石墨烯转化为碳纳米管，同时将氮掺杂到石墨结构中。当NPC/FeCo

NCNT作为ORR和OER的双功能催化剂时，其电催化性能得到了极大的改善。特别是，NPC/FeCo

NCNT只需要.5mV得过电位就可以为OER提供10mAcm2的电流密度，并显示出0.92V的启动电位来驱动ORR。

NPC/FeCo

NCNT的双功能活性参数(ΔE)低至0.V，表明其双功能催化活性优于目前报道的大多数双功能电催化剂。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，FeCoNPs和NCNT之间的相互作用以及N、P共掺杂碳结构的存在对NPC/FeCo

NCNT的高催化性能起着重要作用。重要的是，NPC/FeCo

NCNT被证明在提高液体和全固态锌空气电池的性能方面具有巨大的潜力。

图文导读

方案一、a）制备NPC/FeCo

NCNT的示意图，b）在柔性可穿戴锌空气电池中的应用。

图1、在不同煅烧阶段的三聚氰胺-GO-PS-Fe-Co复合材料的SEM图像

图2、NHGS，FeCo

NCNT，NPC/FeCo

NCNT-thin，NPC/FeCo

NCNT，NPC/FeCo

NCNT-thick和NPC的XPS光谱。a）测量光谱，b）C1s，c）N1s，d）P2p，e）Fe2p和f）Co2p。

图3、NGHS，FeCo

NCNT，NPC/FeCo

NCNT，NPC，O2饱和度为0.1mKOH的10％Pt/C和20％Pt/C的ORR性能

图4、NCNT，FeCo

NCNT和NPC/FeCo

NCNT的晶体结构，电子结构，自由能和电子转移性质的理论研究

图5、NPC/FeCo

NCNT和20％Pt/C+RuO2的ZAB性能

图6、NPC/FeCo

NCNT作为ASSZAB空气阴极的应用

小结

总之，已经报道了一种新颖的方法来制备具有特定结构的NPC/FeCo

NCNT，其中将FeCoNPs嵌入NPC涂层的竹状NCNT中。FeCoNPs与碳材料之间的相互作用以及N和P共掺杂碳结构的存在被证明是提高NPC/FeCo

NCNT催化性能的关键因素。此外，NPC/FeCo

NCNT在实际应用中显示出巨大的潜力，可以改善液体和全固态锌空气电池的性能。

文献：

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