高效Li-CO2电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备
Preparation of Co-N-C nanosheet cathode with rich defects for efficient Li-CO2 battery
雷普英 1李雪莲 2王璇 1郭文奇 1侯凯 3齐凯 1高丽丽1
作者信息
- 1. 太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024;大气复合污染识别与控制山西省重点实验室,山西 太原 030024
- 2. 太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024;山西中科华能科技有限公司,山西 太原 030032;大气复合污染识别与控制山西省重点实验室,山西 太原 030024
- 3. 太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024;山西中科华能科技有限公司,山西 太原 030032
- 折叠
摘要
采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-Nx、N-C活性位点及缺陷共存的二维钻-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂.Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于C02吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构.基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2 880 μAh/cm2,在100 µA/cm2的大电流密度下,放-充电平台维持在2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1 480 h.
Abstract
Taking in-situ growth-template protection-cracking assembly strategy,the precursor of bimetallic zeolite imidazole framework materials(ZIFs)is regulated on its structure to prepare a two-dimensional cobalt nitrogen carbon nanosheet(Co-N-C NFs)catalyst with coexisting of Co—Nx,and N—C active sites as well as defects.Co—N—C NFs couple the intrinsic electronic structure of Co—N—C with the extrinsic defect rich two-dimensional layered structure,providing a favorable gas-liquid-solid three-phase reaction interface for lithium carbon dioxide batteries(LCB).Nanosheets interact with each other to construct a spatial structure that facilitates the adsorption and desorption of CO2,the migration transport pathways for lithium ion and electron,and product hosting.LCB battery constructed on the base of Co—N—C NFs catalyst cathode exhibits excellent electrochemical performance with a discharge capacity of 2 880μAh/cm2.At a high current density of 100 μA/cm2,the discharge-charge platform maintains 2.60 V and 4.40 V,and can operate stably for over 1 480 hours.
关键词
锂-二氧化碳电池/Co-N-C催化剂/富缺陷/金属-有机骨架材料/双模板Key words
Li-CO2 battery/Co—N—C catalyst/rich defects/MOF material/double template引用本文复制引用
基金项目
国家自然科学基金(52103307)
中国博士后面上项目(2023M742575)
山西省基础研究计划项目(20210302124015)
出版年
2024
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