金属-氮-碳(M-N-C)材料在可充电锌-空气电池的双功能氧电催化方面引起了极大的兴趣。这种具有M-Nx位点的M-N-C电催化剂对氧还原反应(ORR)表现出良好的活性，但对析氧反应(OER)表现出中等的活性。近日，南洋理工大学周昆、浙江工业大学李睿和Zhang Wang等通过直接热解用沸石咪唑酸盐修饰的超薄CoO纳米片，制备出具有高度多孔纳米片结构的富氧M-N-C材料(O-Co-N/C)作为双功能氧电催化剂。与传统的M-N-C材料相比，这种富氧M-N-C材料的一个显着优势是它们可以增强OER活性，同时由于存在固有的Co-Nx和Co-Ox分别为ORR和OER的活性位点。然而，在材料合成和机理研究方面仍然存在一些问题: O-Co-N/C中氧的含量难以控制，因为在含碳前驱体的碳化过程中，氧与碳结合形成小的气态分子(如CO2和CO)；同时，由于基于纳米粒子的系统过于复杂，无法构建用于计算研究的结构模型，因此在具有氮和氧配位环境的金属活性位点上的氧电催化过程尚不清楚。受益于具有本征Co-N-C和Co-O-C活性中心，以及具有超薄和多孔结构的碳载体，所制备的O-Co-N/C催化剂具有优异的ORR(半波电位0.85 VRHE)和OER活性(10 mA cm-2， 过电位290 mV)。此外，O-Co-N/C具有优异的双功能氧电催化性能，其低ΔE(0.67 V)确保了可充电锌-空气电池空气电极的高性能，在2 mA cm-2的电流密度下表现出更小的充电/放电电压间隙(0.773 V)、更高的功率密度(785 mAh g-1)以及良好的长期充电稳定性(超过150小时)。Oxygen-Rich Cobalt-Nitrogen-Carbon Porous Nanosheets for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202200763
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