Ni3FeN/Co,N-CNF复合物应用于可逆锌空气电池
可逆锌空气电池由于价格低廉、环境友好和能量密度高（1084 Wh kg-1）等优势，在便携式交通工具和能量储存器件应用方面具有巨大潜力。该电池的核心组分是驱动氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，但存在动力学缓慢及循环稳定性差等问题。因此，发展廉价、高效的双功能催化剂，对于推动可逆锌空气电池的实际应用具有重要意义。
氮化物，如Ni3FeN等，因其独特的电子结构和半金属特性，在电催化氧气还原反应(OER)中，表现出优异的性能。但是将Ni3FeN应用于可逆锌空气电池中，面临两个瓶颈问题：一是氮化物的ORR活性低；二是氮化物的在合成过程（氨气气氛煅烧）中易团聚，难以得到更小尺寸、更多活性位暴露的氮化物，阻碍其OER性能的进一步提升。
近期，中科院理化所超分子光化学研究团队张铁锐研究员课题组采用“一石二鸟”的策略，通过引入钴氮共掺杂碳载体(Co,N-CNF)，有效减轻Ni3FeN在高温合成过程中的团聚问题，从而缩小其尺寸至14 nm；同时Co,N-CNF本身具备优良的ORR性能。因此，Ni3FeN/Co,N-CNF复合物的OER性能明显优于贵金属IrO2，ORR性能超过商业化Pt/C，而且该双功能催化剂可实际应用于可逆锌空气电池，并在高电流密度(50 mA cm-2)下长时间稳定工作。
该策略为设计和合成多功能催化剂提供了新思路，可广泛应用于金属空气电池、可充放电式燃料电池、全分解水以及其他能源领域。
研究结果发表在国际能源领域顶级期刊《纳米能源》（Nano Energy）上，论文标题为“3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’ Cathodes”。
相关研究工作得到科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、国家“万人计划”-青年拔尖人才支持计划、中国科学院战略性先导科技专项（B类）等项目的大力支持。
文章链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517305177
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