黄爱生/温珍海Small: 功率密度达204.3 mW cm-2！双功能核壳COF@MOF用于可充电锌-空气电池

经费预存选华算，高至15%预存增值！

可充电锌-空气电池(ZABs)由于具有成本低、环境友好和理论能量密度高(1084 Wh kg ^-1 )等优点，被认为是满足未来能源需求的有前景的技术。然而，由于涉及多电子转移反应途径，ZABs空气阴极的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)两个关键反应需要高能量输入，并且动力学缓慢严重限制了ZABs的实际应用。因此，开发具有低成本和优异双功能催化活性的电催化剂具有重要意义。

近日， 华东师范大学黄爱生 和 中科院福建物构所温珍海 等通过热解共价连接的COF@ZIF-67来制造核壳碳基杂化物(H-NSC@Co/NSC)作为ORR和OER的高效双功能电催化剂。

H-NSC@Co/NSC具有独特核壳结构，包含COF衍生的中空N、S共掺杂碳(H-NSC)核和ZIF-67衍生的嵌有Co纳米颗粒(NPs)的碳基质(Co/NSC)的壳。COF核内的空腔具有低密度和高渗透性，有利于扩散动力学，并使得活性位点对周围反应物的具有高可及性；ZIF-67衍生的具有稳定结构的Co/NSC壳对催化OER/ORR具有高活性。

此外，包裹在N，S共掺杂碳基质中的Co NPs可以有效地避免Co NPs的团聚，保护Co NPs免受电解质的侵蚀。

源自独特的中空结构以及碳基体和嵌入的Co NPs之间的强协同效应，核壳H-NSC@Co/NSC杂化物在OER和ORR中表现出优异的双功能电催化活性。H-NSC@Co/NSC组装的ZABs可以表现出204.3 mW cm ^-2 的高功率密度、较小的充放电电压差和优异的循环稳定性，超过了与Pt/C+RuO ₂ 组装的ZABs。

密度泛函理论(DFT)计算表明，嵌入的Co纳米粒子(NPs)可以有效地调节Co/NSC壳上碳骨架的电子结构，促进氧中间体的吸附并提高催化活性。因此，通过COFs和MOFs的合理杂化以设计具有双功能活性的高效碳基电催化剂是可行的，这为设计用于能量转换和存储的高效电催化剂提供一种策略。

Core-Shell Carbon-Based Bifunctional Electrocatalysts Derived from COF@MOF Hybrid for Advanced Rechargeable Zn-Air Batteries. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202202018

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