Fe, N掺杂二维多孔碳双功能催化剂及锌-空气电池中的应用

摘要： 在石墨烯表面负载金属有机框架材料ZIF-8, 同时在金属有机框架材料表面分散Fe-2,2-Bipy螯合物, 通过高温煅烧分解制备了Fe, N 掺杂多孔碳催化剂材料。采用SEM, XRD, XPS对制备的催化剂材料进行了形貌、结构以及成分分析。采用旋转圆盘电极, CV曲线, LSV曲线对Fe, N掺杂多孔碳催化剂材料的氧还原(ORR)以及析氧(OER)电催化性能进行了分析。并且将Fe, N 掺杂多孔碳催化剂应用于锌-空气电池。结果表明, 所制备的Fe, N掺杂多孔碳催化剂材料显示出均匀的二维结构形貌, Fe元素含量为1.32%。催化剂在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位为0.83 V, 在1 mol/L KOH溶液中, 10 mA/cm2电流密度下过电势为420 mV。将催化剂应用于锌-空气电池, 锌-空气电池功率密度达到245 mV/cm2, 并且表现出优异的循环稳定性。