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Hierarchical mesoporous s,N-codoped carbon nanostructures composed of co/co-cu-s/carbon nanoplate arrays on carbon nanofibers as a self-supported air cathode for long-lasting rechargeable Zn-air batteries

引用

science China(Technological sciences) 2022年第3期65卷 693-703页

作者： XU ZhuYing YAN Lei sHEN JunLing YANG XiaoJing NING JiQiang ZHONG YiJun HU Yong Key Laboratory of the Ministry of Education for Advanced Catalysis Materials Department of ChemistryZhejiang Normal UniversityJinhua 321004China Department of Optical science and Engineering Fudan UniversityShanghai 200438China Hangzhou Institute of Advanced studies Zhejiang Normal UniversityHangzhou 311231China

One of the primary roadblocks to widespread applications of rechargeable Zn-air batteries is the durability issue with oxygen reduction and evolution processes(ORR/OER)bifunctional electrocatalysts.We herein report the construction of a selfsupported air cathode for Zn-air batteries made of s,N-codoped porous complex carbon nanostructures of co/co-cu-s/carbon nanoplate arrays and carbon nanofibers(denoted as co/co-cu-s@sNPCP-CFs).The hierarchical heteroatom-doped mesoporous carbon nanohybrids with multiple active species not only provide a high surface-to-volume ratio,exposing more catalytic sites and accelerating the charge and mass transfer,but also boost the activity and durability.The co/co-cu-s@sNPCP-CFs catalyst reveals a small potential gap(ΔE=0.67 V)between the half-wave potential of ORR and OER potential at 10 m A ccm^(-2),demonstrating outstanding bifunctional performance.Furthermore,the rechargeable Zn-air battery made with the as-obtained electrocatalyst exhibits a high-power density of 220 m W cm^(-2)and a long cycling time of over 800 h at 10 m A ccm^(-2),and the flexible solid-state rechargeable Zn-air battery based on co/co-cu-s@sNPCP-CFs self-supporting air cathode also displays a long duration time of over 60 h.

关键词： co co-cu-s carbon bifunctional electrocatalyst rechargeable Zn-air batteries

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