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应用纳米技术研究所:基于Mn基的三元复合ORR催化剂在金属空气电池中的研究获进展

2018-4-11 11:15:26
 

      近日,我院应用纳米技术技术研究所、先进(能源)材料联合实验室与新材料与产业技术北京研究院合作的科研成果《商业碳纳米管化学活化及其表面沉积锰氧纳米片制成CNTs-石墨烯基氧还原空气电极应用于金属空气电池的研究》(Chemical activation of commercial CNTs with simultaneous surface deposition of manganese oxide nano flakes for the creation of CNTs-graphene supported oxygen reduction ternary composite catalysts applied in air fuel cell)在Applied Surface Science(SCI TOP期刊)在线发表。

  该研究成果第一作者及通讯作者是我院Sun Ling博士,北京工业大学北京古月新材料研究院为第一署名单位。该工作得到了北工大人才引进科研启动经费和校基础研究基金的资助。

  金属空气电池的性能依赖于电池整体结构的巧妙构建,但目前空气电池单体功率性能依然较低。改善电池功率性能是该领域研究工作一个重要方向。与昂贵的基于贵金属Pt,Pd等催化剂相比,非贵金属催化剂(Mn,Fe,Co基等)的选用提高了空气电极及电池的市场可接受度,是研究领域的热点。但这类催化剂材料多数本身电导性差,电子传导的受限不利于吸附氧在其表面被催化还原,阻碍了电极反应的正常进行,降低了电极工作性能。此外,微纳米级的尺寸效应使得这类催化剂在合成后及使用过程中容易团聚,进一步降低了电极的氧催化性能。利用固定化催化剂的办法支撑基于低维碳基氧还原催化复合材料,在原理上能有效克服上述两问题。本研究有趣之处在于直接使用商业碳纳米管。利用商业碳管的结构不完美,实施极为简单的室温化学处理(类似活性炭的“活化”),“掀起”碳管的“外衣”(graphene)并在衣服上“缝上”廉价高效的Mn催化剂(MnOOH),从而制得了共轴复合ORR催化剂(CMnCs系)。锌空气电池单体性能测试表明,功率性能有了较为显著的提升(>15%),优于实验选用的商业对照组。

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433218309796https://authors.elsevier.com/a/1WrTGcXa~obwa)