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用于可充电锌空气电池阴极的新型多孔纳米笼型氧反应器
2022年09月29日 10:30:04
来源：化工仪器网 点击量：4857
这项研究可为下一代可逆能源转化系统中多功能电催化剂的设计和发展提供新的思路。
【化工仪器网 项目成果】锌空气电池是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池，有着高理论能量密度、高安全性、低成本等优点，是一种极具发展前景的储能技术。目前，锌空气一次电池已被广泛应用于助听器、路灯等电子设备中。
随着新能源发电、新能源汽车产业发展，研究人员们开始不断研发锌空气二次电池，然而，锌空气二次电池不仅有着无法充电的致命缺陷，同时用于该电池的催化剂一般是贵金属催化剂，贵金属资源有限，成本高，开采困难，并且其催化性能单一、催化稳定性低，催化效率迟迟不能突破?？⒊龈咝榷ǖ乃δ苎醮呋撂娲车墓蠼鹗舸呋粒杂谛靠掌蔚绯氐牟祷凉刂匾?。
安徽理工大学材料科学与工程学院教授张雷团队以自然界的石榴作为催化剂设计蓝本，他们认为，每一粒石榴果实都可以理解为一个催化活性位点，大量果实的集成丰富了催化所需要的活性位点，有助于高效的催化反应。然而这些活性位点往往被深埋于体相，导致活性位点的实际利用率极低，这就像石榴果实被包裹于果皮内，难以与外界的各种反应物质充分接触，这造成催化剂的催化活性难以完全发挥。
在此次研究中，研究团队提出了一种新的活性调控策略，他们通过将双功能活性中心装填于多孔碳纳米笼中，利用独特的孔洞设计加速电催化反应中的传质和传荷过程，实现了催化活性的大幅度提升，从而制备出了一类新型的多孔纳米笼型反应器。这种方法类似于在石榴表皮上构筑大量的孔，这些孔让大量的石榴果实与外界的反应物质充分接触，增大反应面积，加快物质的传输效率。
该项成果不仅克服了传统的电催化剂只对其中一个半反应具有出色的催化活性，而对另一个半反应往往催化活性一般的弊端，更为从微/纳米尺度上认识催化活性位点的组成、空间分布、界面电荷转移以及传质/传荷通道等与催化活性和稳定性之间的关联机制，提供了一个有效策略和理想的催化剂模型。这项研究可为下一代可逆能源转化系统中多功能电催化剂的设计和发展提供新的思路。
(资料来源：中国科学报)
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