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我院硕士研究生在钙钛矿表面铁改性提升双功能催化性能方面发表研究成果

作者: 时间:2024/01/04 点击数:

我院2021级硕士研究生李肖雄在《Journal of Alloys and Compounds》(IF=6.20, SCI top期刊)上发表题为“Durable bifunctional electrocatalyst for cathode of zinc-air battery: surface pre-reconstruction of La0.7Sr0.3MnO3perovskite by iron ions”的研究论文。(DOI:https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.173398)。

可充电锌-空电池由于成本低、环境友好、安全性能高、比能量密度高等优势受到人们的广泛关注,有望成为下一代最有希望的新能源电池。开发高效的双功能催化剂以解决缓慢的氧还原反应(ORR)及析氧反应(OER)动力学、较低的充放电效率是锌空电池目前研究的难点。对钙钛矿进行表面改性可以去除表面非活性相,增加有效活性位点,从而为优化钙钛矿在锌空气电池中的催化性能提供了设计思路。然而,表面改性破化了钙钛矿的结构,其在使用过程中往往表现出差的稳定性,对锌空气电池的耐久性提出了挑战。本论文通过研究表明,表面铁改性后的锰基钙钛矿电催化性能与稳定性同步提高。在5mA·cm-2电流密度下工作500小时后仍保持0.89V的低工作电压差。值得注意的是,铁离子在不破坏钙钛矿表面结构的同时优化了其表面状态。ORR和OER本征活性分别增加了1.8和4.9倍,显示出与商业Pt/C和RuO2相当的ORR/OER双功能活性。增强的活性归因于去除表面非活性相的选择性去除以及铁离子和表面氧空位的协同作用。这项工作为开发高效耐用的双功能催化剂在可充电锌空气电池中的广泛应用提供了一种有效策略。

上述工作是在导师王勇教授和李永存副教授指导下完成,并得到了国家自然科学基金、海南省重点研发项目以及黑龙江省自然科学基金等项目的资助。

 

 

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