原創(chuàng) 編輯部 NanoResearch 2020.07.20
內(nèi)容簡(jiǎn)介
隨著全球鋰離子電池電動(dòng)車的快速發(fā)展,鋰離子電池材料(如磷酸鐵鋰正極材料等)的高效回收利用已成為一個(gè)熱門話題。鑒于雜原子(N、P等)摻雜鐵碳材料(Fe-N(P)-C)具有優(yōu)異的氧還原反應(yīng)(ORR)電催化性能,而且磷酸鐵鋰本身又具有豐富的鐵和磷元素,可作為理想的鐵源和磷源,在本工作中,武漢理工大學(xué)木士春教授和何大平教授首次將磷酸鐵鋰(LiFePO4,LFP)作為前驅(qū)體制備高性能的ORR催化劑。首先,將磷酸鐵鋰與具有豐富碳、氮源的金屬有機(jī)框架(ZIF-8)進(jìn)行簡(jiǎn)單混合和研磨,然后,在高溫處理下進(jìn)行原子間重組,即可獲得富含F(xiàn)e2P和Fe-Nx活性位點(diǎn)的類珊瑚狀碳納米管陣列材料(C-ZIF/LFP)。將該材料用于ORR電催化時(shí)發(fā)現(xiàn),在堿性電解質(zhì)中,其半波電位高達(dá)0.88 V,超過(guò)商業(yè)鉑碳催化劑(0.85 V)的水平;在酸性電解質(zhì)中,其半波電位為0.74 V,與鉑碳催化劑較為接近(0.8 V);當(dāng)作為鋅空電池的陰極催化劑時(shí),電池峰值功率密度高達(dá)140 mW/cm2,超過(guò)鉑碳催化劑(110 mW/cm2)的水平。此項(xiàng)工作不僅證明了將LiFePO4作為制備催化劑的前驅(qū)體材料是可行的,也為L(zhǎng)iFePO4甚至其他鋰電池正極材料的高價(jià)值回收利用開(kāi)辟了新的研究方向。
課題組簡(jiǎn)介
木士春教授,武漢理工大學(xué)學(xué)科首席教授,佛山實(shí)驗(yàn)室燃料電池材料研究室副主任,入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃”及國(guó)際電化學(xué)能源科學(xué)院(IAOEES)理事。何大平教授,英國(guó)皇家學(xué)會(huì)牛頓學(xué)者,任湖北省射頻微波應(yīng)用工程技術(shù)研究中心方向負(fù)責(zé)人,交叉創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主任。本課題組致力于電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存材料、器件及裝置的研究和開(kāi)發(fā),重點(diǎn)研究質(zhì)子交換膜燃電池關(guān)鍵材料(低Pt和非Pt氧還原反應(yīng)(ORR)催化劑)和核心器件(膜電極MEA/CCM)、鋰離子電池電極材料、析氫反應(yīng)(HER)催化劑、析氧反應(yīng)(OER)催化劑及功能化石墨烯材料的制備及應(yīng)用等。目前,已在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci.,ACS Nano,ACS Catal, ACS Energy Lett., Nano Energy等國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表220余篇SCI學(xué)術(shù)論文,申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利近100件,其中授權(quán)70余件。
課題組網(wǎng)站:http://jiyikeji.com/ss/shichunmu/index.html
文章信息
Huihui Jin, Huang Zhou, Pengxia Ji, Chengtian Zhang, Jiahuan Luo, Weihao Zeng, Chenxi Hu, Daping He*, and Shichun Mu*. ZIF-8/LiFePO4 Derived Fe-N-P Co-doped Carbon Nanotube Encapsulated Fe2P Nanoparticles for Efficient Oxygen Reduction and Zn-Air Batteries. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-020-2702-3.
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