成果简介
对源自生物质的碳材料的组成和结构进行适当的调节是提高其电化学性能所必需的。然而，实现氮掺杂和孔结构优化的简单而绿色的方法很少被报道。本文，郑州大学赵艺阁副教授团队在《Energy Fuels》期刊发表名为“One-Pot Synthesis of Nitrogen-Doped Porous Carbon Derived from the Siraitia grosvenorii Peel for Rechargeable Zinc–Air Batteries”的论文，研究以罗汉果皮为原料，采用“一锅法”成功制备了氮掺杂多孔碳。该方法同时实现了原位N掺杂，并优化了微孔和中孔的比例。N-SGPC-900°C表现出优异的氧还原反应和析氧反应性能，这可归因于其丰富的活性位点和传质速率。密度泛函理论结果表明，吡啶氮活性位点对电催化性能的改善负有主要作用。此外，基于N-SGPC-900°C的可充电锌空气电池具有出色的充放电性能。本工作为生物质衍生碳材料作为双功能电催化剂的制备和调控提出了可行的对策。
图文导读
图1. N-SGPC-X样品制备过程及机理示意图
图2. 材料表征
图3. 材料电化学性能图示
图4. （a-d）不同扫描速率下的CV曲线，（e）电流密度和扫描速率的线性拟合图，（f）ECSA值，（g）奈奎斯特图，以及（h）N-SGPC-X的电化学反应示意图。
图5. 密度泛函理论（DFT）计算研究了N-SGPC-900 °C的活性位点
图6. N-SGPC-900 °C作为空气电极催化剂的可充电ZAB应用图示
小结
综上所述，N-SGPC-900 °C作为电极材料在能源领域具有广阔的应用前景。本工作可为ORR和OER双功能催化剂生物质衍生碳基材料的制备和调控提供重要的参考价值。
文献信息：
https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c04369
来源：材料分析与应用
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