NiN4原子催化位点的碳纳米管中空纤维用于CO2转化和柔性锌

　　探索用于电化学反应的多功能催化剂，如氧电催化和CO2电还原，有望解决能源危机和全球变暖等关键问题。
　　近日，哈尔滨师范大学的邓超教授和哈尔滨工程大学的张森教授等人构建了由富含NiN4单原子边缘位点的金针菇状碳纳米管缝合的中空纤维（NiNESC）。理论和实验结果都表明，富含单原子的边缘位点在氧和CO2催化方面表现出优异的活性。同时，高度多孔和导电的框架有利于实现快速的动力学并提供丰富的活性位点。由NiNESC中空纤维组装而成的柔性锌空电池在常温（25）和低温（20）环境下循环时均具有良好的柔性、高功率能量密度和循环稳定性。
　　【本文要点】
　　要点1。由富含NiN4边缘位点的碳纳米管组装的中空纤维是一种多功能催化剂。得益于中空一维结构、高度多孔的框架和富含边缘单原子位点，柔性NiNESC中空纤维具有快速动力学、高活性、良好的耐久性和高反应效率。
　　要点2。NiNESC中空纤维的高度多孔结构提供了大量的活性位点，有利于氧气和二氧化碳的转移，其次，高度石墨化的N掺杂碳也有利于电子传输，可实现快速的电荷转移动力学。
　　要点3。理论和实验结果表明，富边位点对氧和CO2催化具有高活性。NiNESC中空纤维在运行20小时后表现出86。6的高电流保持率，这表明其具有良好的OER催化稳定性，同时，NiNESC中空纤维表现出较高的法拉第效率和CO2电化学还原稳定性。
　　要点4。组装的柔性锌空电池在很宽的温度范围内实现了优异的性能。即使在0和20下仍表现出771和737mAhg1的高放电容量，能量密度高达905Whkg1和831Whkg1。当电池从低温升温到环境温度时，电池性能可以恢复。
　　总之，本文介绍了一种由金针菇状碳纳米管缝合并由富含边缘的单原子NiN4位点锚定的自支撑中空纤维（NiNESC），实现了大的比表面积、丰富的活性位点和快速的电子离子传质通路，对氧和CO2催化具有高活性。基于NiNESC中空纤维的柔性锌空电池在宽的温度范围内，表现出良好的柔性、高功率能量密度和高稳定性。
　　YangZhou，etal。EdgeenrichedNiN4atomicsitesembeddedenokimushroomlikecarbonnanotubesassemblinghollowfibersforCO2conversionandflexibleZnairbattery。EnergyStor。Mater。，2022，https：doi。org10。1016j。ensm。2022。02。021