华中科大团队在富勒烯衍生物原位生长CNT复合材料研究中取得进
成果简介
通过释放富勒烯的固有优势,如五边形缺陷和电子碳,制备了具有优异电化学性能的碳基材料。据我们所知,富勒烯衍生的碳纳米管(CNT)及其电化学行为尚未经过实验研究。本文,华中科技大学PingPeng、李芳芳教授团队在《ACSAppl。Mater。Interfaces》期刊发表名为FullereneDerivedCarbonNanotubesandTheirElectrocatalyticPropertiesinOxygenReductionandZnAirBatteries的论文,研究通过使用Fe修饰的富勒烯(二茂铁基吡咯烷C60)作为前体,NH3作为热解气氛,通过自催化过程实现了从富勒烯原位生长CNT复合材料。
结果表明,富勒烯中的原位Fe掺杂、富勒烯分子的自组装、热解温度和NH3流动在碳纳米管的生成中起着至关重要的作用。所制备的MN7103CNT复合材料表现出有效的氧还原性能,与RHE相比,E120。82V和Eon1。02V。基于MN7103构建的柔性固态锌空气电池表现出优异的功率密度(在180。9mAcm2时为109。3mWcm2)和长期耐用性(电压保持在初始电压的95。6)放电5000秒后的值)与基准PtC催化剂的比较。Fe修饰的富勒烯向碳纳米管的转变揭示了富勒烯的新功能,并展示了一种新的碳纳米管固态合成方法。
图文导读
方案1。从富勒烯衍生物FeC60原位生长到碳纳米管的说明
图1。(a1)MN6103、(b1)MN7103和(c1)MN8103的SEM图像和(a2)MN6103、(b2)MN7103的TEM图像,和(c2)MN8103。(d)MN6103、MN7103和MN8103的XRD图谱。
图2。CNT复合材料的电化学性能
图3。MN7103A选定区域的HAADFSTEM图像以及(a2)铁、(a3)氮和(a4)铁和氮覆盖层的相应EDX元素映射和LSV曲线
图4、具有稳健ORR响应的MN7103通过柔性固态锌空气电池的评估
小结
总之,首次通过自催化过程实现了从Fe改性富勒烯到CNT复合材料的原位生长。高退火温度、还原气氛和组装工艺对固态CNT的成功生长起着决定性作用。通过轻松调节退火温度,可以合成具有不同形态的碳纳米管。受益于CNT结构,以及大表面积和高导电性,MN7103在ORR方面表现出卓越的性能。本研究不仅开发了一种新的CNT生长方法,而且为电化学活性材料的制备提供了新的策略。
文献:
https:doi。org10。1021acsami。2c10387