近日，我院徐丽副研究员团队在国际权威期刊《Carbon》（SCI一区，IF：11.307）上在线发表论文“CoN nanoparticles anchored on ultra-thin N-doped graphene as the oxygen reduction electrocatalyst for highly stable zinc-air batteries” (DOI: 10.1016/j.carbon.2022.04.043)。江苏大学为该论文的第一单位，硕士研究生吴苏琴为第一作者，能源研究院徐丽副研究员为通讯作者。
氮化钴颗粒具有优异的ORR本征活性，但是由于其颗粒尺寸太大影响其活性位点的暴露，同时单一的CoN颗粒需要合适的载体来支撑，防止催化过程中的团聚。该工作提出了一种组合策略，通过1, 10-菲啰啉的配位作用与聚乙烯亚胺的插层效应，成功合成了CoN纳米颗粒/超薄氮掺杂石墨烯复合电催化剂（CoN/UNG）。由于1, 10-菲啰啉的氮原子上的孤对电子可以与Co2+键合形成Co−N配位，从而限制Co元素的聚集，使生成的CoN颗粒呈小尺寸分布。同时聚乙烯亚胺可以嵌入石墨烯层并阻止石墨烯的堆积，构筑超薄纳米片结构。因此，1, 10-菲啰啉和聚乙烯亚胺的组合效应使小尺寸的CoN纳米颗粒成功锚定在超薄氮掺杂纳米片上。CoN/UNG表现出优异的ORR性能和高稳定性，半波电位达到0.87 V (vs. RHE)。CoN/UNG基锌空气电池表现出优异的功率密度、比容量和充放电循环稳定性。
该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“六大人才高峰”项目、镇江市高新技术研究重点实验室、江苏省高等学校重点学科建设、江苏省建筑智慧节能重点实验室项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.04.043
