Fe @ NCG foi preparado por pirólise de quelatos de Fechitosana formados sem solvente e de ureia de fonte de nitrogênio de molécula pequena adicional. O catalisador formado exibe desempenho catalítico bifuncional para ORR e OER em meio alcalino e densidade de potência mais alta e durabilidade de carga-descarga superior em bateria de zinco-ar. Crédito:World Scientific Publishing
Em um relatório publicado em Nano , uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Engenharia de Sichuan, A China desenvolveu catalisadores de metal de transição encapsulado com carbono dopado com N para reações de redução de oxigênio (ORR) e reações de evolução de oxigênio (OER) para otimizar o desempenho das baterias de zinco-ar.
Uma camada de carbono tridimensional poroso semelhante ao grafeno encapsulado em Fe / Fe 3 C (Fe @ NCG) foi preparado por pirólise da mistura de quelato de Fequitosana montado sem solvente e uréia com pequena fonte de nitrogênio molecular. O efeito de limitação de espaço do quelato suprimiu a aglomeração de Fe 3+ íons, e a pequena fonte de nitrogênio molecular promoveu a regulação da configuração N. A bateria de zinco-ar montada com catalisador Fe @ NCG apresenta bom desempenho.
O catalisador Fe @ NCG mostra notável atividade catalítica bifuncional ORR / OER com um potencial de meia onda de 0,86 V para ORR e uma diferença de potencial moderada de 0,85 V em meio alcalino. "A bateria de zinco-ar montada com Fe @ NCG como catalisador positivo e negativo mostrou boa plataforma de descarga, alta densidade de potência de pico, alta densidade de energia, e alta estabilidade de ciclo. "diz Lei Ying, Ph.D., o autor correspondente do artigo.
O que é especial sobre o estudo é que o Fe @ NCG foi preparado pela pirólise de quelatos de fecitosana formados sem solvente e ureia de fonte adicional de nitrogênio de pequenas moléculas. Dopagem e corrosão de nitrogênio in-situ de quitosana carbonizada autodopada com nitrogênio por gás CN produzido por g-C 3 N 4 decomposição (como C 2 N 2 + , C 3 N 2 + , C 3 N 3 + ) é útil para a regulação da estrutura eletrônica e a formação da estrutura de poros no esqueleto de carbono.
Além disso, a distribuição uniforme de Fe pode ser atribuída ao efeito de confinamento do espaço quelante em nível molecular do precursor do composto quelato de Fe-quitosana, em que a quitosana molecular serviu como uma 'cerca' para reduzir efetivamente o excesso de agregação de Fe 3+ íons. O grupo então testou o desempenho eletrocatalítico do produto.
O trabalho desta equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Engenharia de Sichuan levou ao empolgante desenvolvimento de materiais eletrocatalíticos. Este trabalho sugere que uma estratégia simples e universal também pode ser estendida para a síntese de outros eletrocatalisadores de metais de transição revestidos com carbono.
Uma das fronteiras mais fascinantes neste campo de pesquisa pode ser a combinação de estratégia de confinamento de espaço quelante e regulação da configuração N. A compreensão desses processos melhorará o desempenho de materiais e equipamentos, que irá melhorar a vida de todos nós. Mais recentemente, o grupo vem trabalhando em conversões multifuncionais de materiais eletrocatalíticos e montagem de dispositivos.
