多维分层CoS2@MXene作为三功能电催化剂应用于锌-空气电池和水分解(英文)

作者：韩四林; 陈宇; 郝亚楠; 谢耀毅; 谢登裕; 陈影; 熊一星; 何铮瑶; 胡峰^*; 李林林; 朱纪欣; 彭生杰^*

来源：Science China-Materials, 2021, 64(05): 1127-1138.

设计高效的非贵金属催化剂对于电催化能量转化过程,比如ORR,OER和HER至关重要.多功能的催化剂需要复杂且耗时的材料设计,本文通过简单水热生长和硫化结合的策略构建了MXene基底结合Co S2活性位点的高效催化界面.由一维Co S2纳米线和二维MXene纳米片组成的多维Co S2@MXene电催化剂,具有分层结构(大的比表面积和丰富的活性位点),优化的空间电子结构(高本征活性)和高结合强度(优异的稳定性).因此,在ORR,OER和HER催化过程中都展示了优异的电催化活性,ORR的半波电位是0.80 V,OER和HER达到10 m A cm-2的过电位分别为270和175 m V.对于电化学水分解,Co S2@MXene需要1.63 V就能达到10 m A cm-2.以Co S2@MXene为空气电极组装的固态锌空气电池也展示了低充放电电压差(在1 m A cm-2为0.53 V)和高稳定性(能循环60圈,20 h),且两节串联的固态锌空气电池即可驱动水分解.因此,这项工作为多功能催化剂的设计和应用提供了新思路.

• 单位
  南京航空航天大学