| 李茂林,石海洋,张雷,胡广志.铁单原子与原子簇的共轭效应驱动锌空气电池超长循环稳定性研究[J].井冈山大学自然版,2025,46(3):31-39 |
| 铁单原子与原子簇的共轭效应驱动锌空气电池超长循环稳定性研究 |
| CONJUGATED EFFECT BETWEEN IRON SINGLE ATOMS AND ATOMIC CLUSTERS DRIVING ULTRA-LONG CYCLING STABILITY IN ZINC-AIR BATTERIES |
| 投稿时间：2025-03-13 修订日期：2025-04-13 |
| DOI：10.3969/j.issn.1674-8085.2025.03.005 |
| 中文关键词: 均匀共轭效应 铁单原子/原子簇 氧还原反应 析氧反应 超长循环稳定性 |
| 英文关键词: homogeneous conjugated effect iron single atoms/atomic clusters oxygen reduction reaction oxygen evolution reaction ultra-long cycling stability |
| 基金项目:国家自然科学基金项目(K204101220009) |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 李茂林 | 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽, 淮南 232001
云南大学高原湖泊生态与治理研究院, 云南, 昆明 650500 | | | 石海洋 | 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽, 淮南 232001 | | | 张雷 | 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽, 淮南 232001 | | | 胡广志 | 云南大学高原湖泊生态与治理研究院, 云南, 昆明 650500 | guangzhihu@ynu.edu.cn |
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| 中文摘要: |
| 通过椭球纳米模板和金属节点交换策略，本研究设计并合成了一种具有大孔率空心管状结构的铁氮共掺杂碳基催化剂（FeMFD-HCRs）。基于FeSA与FeAC之间的共轭效应，该催化剂表现出优异的氧还原反应（ORR）电位（0.895 V），且在10 mA·cm-2的工作电流密度下，析氧反应（OER）的过电势为 298 mV。在锌空气电池（ZABs）中，该催化剂实现了 298 mW·cm-2的最大功率密度，并在1 746 h的充放电循环过程中基本保持恒定电压，展现出极佳的循环稳定性。本研究为高效且耐久的无贵金属双功能催化剂的发展提供了新的理论思路和实验参考，同时也为锌空气电池等储能与转换技术的发展做出了一定的贡献。 |
| 英文摘要: |
| This study designed and synthesized a hollow tube-like carbon-based catalyst (FeMFD-HCRs) with a large pore structure and iron-nitrogen Co-doped composition. Based on the conjugation effect between FeSA and FeAC, the catalyst demonstrated excellent oxygen reduction reaction (ORR) potential of 0.895 V and a low overpotential of 298 mV for oxygen evolution reaction (OER) under a working current density of 10 mA·cm-2. In the zinc air battery (ZABs), the catalyst achieved a maximum power density of 298 mW·cm-2 and maintained a nearly constant voltage of 1 746 h during cyclic charging and discharging, showcasing outstanding cyclic stability. This research provides new theoretical ideas and experimental references for the development of bifeasible catalysts without precious metals and contributes to the advancement of zinc air battery and related energy storage and conversion technologies. |
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