蒋仲庆教授课题组在锌空电池领域取得重要进展

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近日，国际权威期刊《先进科学（Advanced Science）》（影响因子：15.84，Advanced Science杂志致力于跨学科合作研究的综合性期刊，涉及材料科学、物理学、化学、医学、生命科学和工程学等多个学科的基础或者应用研究）在线刊登了我校理学院物理系蒋仲庆教授课题组在锌空电池领域取得的重要研究进展，论文题目为“N‐Doped Carbon Nanotubes Derived from Graphene Oxide with Embedment of FeCo Nanoparticles as Bifunctional Air Electrode for Rechargeable Liquid and Flexible All‐Solid‐State Zinc–Air Batteries”。
      本研究设计了一种新颖的方法，主要以氧化石墨烯为碳源，首先合成了FeCo合金纳米颗粒嵌入型氮掺杂碳纳米管(FeCo@NCNT)，进一步在氮掺杂碳纳米管上包覆氮磷共掺杂碳层，得到NPC/FeCo@NCNT复合材料。该催化剂在OER和ORR方面均表现出理想的电催化活性，当电流密度为10 mA cm-2时，OER过电位为339.5 mV，ORR起始电位为0.92 V。研究发现随着结构的演变，双功能催化性能逐步提升。同样，该催化剂在液体和固态及柔性固态锌-空气电池中具有很好的实际应用价值。

      锌-空气电池是一种极具应用前景的能量转换技术，其具有理论能量密度高(1086 Wh kg-1)、经济可行性、环境友好性、优异的安全性以及在碱性溶液中良好的耐久性等优点。该电池在充放电过程中，电极上分别发生氧析出反应(OER)和氧还原反应(ORR)，这两个过程均涉及四电子转移，存在反应动力学缓慢的问题，导致可充电锌-空气电池的大规模应用受到限制。开发双功能催化剂同步提高OER和ORR的反应速率是解决上述问题的最有效方法。通常，贵金属Pt被认为是最佳的ORR催化剂，而Ru、Ir及其对应氧化物RuO2和IrO2则被认为是高效的OER催化剂。然而，贵金属自然丰度低、价格昂贵、耐久性差，且现存的贵金属无法同时促进OER和ORR反应。因此，探索成本低廉、且具有双功能的催化剂，对推动可逆锌-空气电池的发展至关重要。
       蒋仲庆教授一直致力于低温等离子体技术在新能源材料与器件中的应用和基础研究。在等离子体发生器研制、新能源器件关键材料的合成及反应机理、电催化反应机理的原位表征及理论计算等方面取得有国际影响的重要结果。作为第1完成人曾获宁波市青年科技奖、宁波市科技进步奖二等奖、宁波市科技进步奖三等奖等奖项，近年来已获得国家发明专利10项，出版英文学术专著3部，在Advanced Materials, Advanced Science, Angewandte Chemie-International Edition, Journal of Materials Chemistry A等国际期刊发表SCI收录论文130余篇，包括影响因子10以上的top期刊文章20余篇。本成果是继前续系列工作的又一突破。
      论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004572


      文章来源：浙江理工大学
      蒋仲庆，男，1982年6月出生，博士，浙江理工大学教授，博士生导师。中国科学院等离子体物理研究所博士，美国德克萨斯大学奥斯汀分校博士后。长期从事等离子体技术制备燃料电池、锌/空气电池等能源器件关键材料的实验和理论研究工作。