| 氮掺杂碳纳米管高负载金属催化剂在铝空气电池中的应用 |
| N-doped carbon nanotubes catalyst with highly loaded metals for high-performance aluminum-air batteries |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 王杰 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | | | 吴爱民 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | aimin@dlut.edu.cn | | 邱治文 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | | | 秦文君 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | | | 丁昂 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | | | 黄昊 | 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁省能源材料及器件重点实验室, 大连 116024
2. 宁波星箭航天机械有限公司, 宁波 315153 | |
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| 摘要: 在铁基催化剂（Fe-N-C）中引入金属铈，采用高温热解法合成了氮掺杂碳纳米管（NCNTs）高负载金属催化剂（Fe/Ce-NCNTs）。金属铈的引入能更好地促进碳纳米管（CNTs）的生长，锚定更多的铁原子，增加Fe—NX活性位点的数量。Fe/Ce-NCNTs催化剂在碱性介质中表现出良好的催化活性和稳定性，半波电位为0.86 V（vs RHE）。将Fe/Ce-NCNTs催化剂应用于铝空气电池（AABs），其峰值功率密度可达142 mW·cm-2，在50 mA·cm-2电流密度下放电比容量达到865 mAh·g-1，在高电流密度负载下具有较高的电压。 |
| 关键词: 铝空气电池 碳纳米管 Fe-N-C催化剂 电催化 氧还原反应 |
| 基金项目: 中央高校基本科研业务费（No.DUT20LAB123，DUT20LAB307，DUT21LAB135）和江苏省自然科学基金（No.BK20191167）资助 |
| Abstract: N-doped carbon nanotube (NCNTs) with highly loaded metal catalysts (Fe/Ce-NCNTs) were synthesized via high-temperature pyrolysis method with Fe-based catalysts introducing Ce metallic. Ce metal can better promote the growth of carbon nanotubes (CNTs), anchoring more iron atoms and increasing the number of Fe-NX active sites. A highly conductive 3D network structure facilitates oxygen diffusion, electron transfer, and transport of reac-tion products. The Fe/Ce-NCNTs catalysts exhibited good catalytic activity (the half wave potential was 0.86 V (vs RHE)) and stability in alkaline media. Moreover, the assembled Al-air batteries (AABs) with Fe/Ce-NCNT exhibited a high performance with a power density of 142 mW·cm-2 and discharge specific capacity of 865 mAh·g-1 at 50 mA· cm-2. Fe/Ce-NCNTs possessed high voltage under a high current density load. |
| Keywords: aluminum-air battery carbon nanotubes Fe-N-C catalysts electrocatalysis oxygen reduction reaction |
| 投稿时间：2022-08-19 修订日期：2022-11-09 |
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| 王杰,吴爱民,邱治文,秦文君,丁昂,黄昊.氮掺杂碳纳米管高负载金属催化剂在铝空气电池中的应用[J].无机化学学报,2023,39(2):337-345. |
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