刘兆清团队在《德国应用化学》发表最新研究成果

作者: 时间:2020-05-26 点击数:

 

20197月,我院清洁能源材料所刘兆清教授研究团队和澳大利亚纽卡斯尔大学马天翼博士合作将杂化尖晶石Co2FeO4/(Co0.72Fe0.28)Td(Co1.28Fe0.72)OctO4纳米颗粒生长在N掺杂碳纳米管(NCNT)上,将其作为双功能电极应用到锌空电池上,展现了高功率密度(90.68 mW cm-2) 以及在大电流(50 mA cm-2) 下较强的耐用性。研究成果提出将Fe引入到Co3O4晶格用以激活八面体Co的氧催化活性的思路,研究了本征活性的增强与电子结构的关系,发现在双重效应的作用下,Fe掺杂的CO3O4耦合的碳纳米管材料显示出接近贵金属的氧催化活性,实验和理论计算均证明,Co2FeO4催化性能的增强与八面体Co性质的改变有关。该研究成果发表在化学类顶级期刊《德国应用化学》(IF = 12.257) , 并被遴选为Angew. Chem. Int. Ed. VIP论文(Very Important Paper) 和封面论文 (Inside Back Cover),广州大学为论文的第一通讯单位。

Co2FeO4杂化尖晶石具有丰富的共边[Co1/2Fe1/2O6]八面体单元,可有效影响Co3+Oct的化学环境,Fe-Co取代明显影响了Co-O键的长度。研究者采用通过操纵其电子自旋状态来激活Co3+Oct离子,尖晶石Co3O4Co3+Oct的电子构型可以通过置换Fe3+Oct/Td来调节。理论计算和磁性测试表明,Co 3d电子离域和自旋态跃迁导致Fe-阳离子引入到Co3O4中。相邻的Fe3+在自旋和电荷作用下均能有效激活Co3+,从而提高了杂化尖晶石Co2FeO4的本征氧催化活性。此外,NCNT由于其高导电性,大表面积和固有柔韧性,可以作为金属氧化物的理想导电基底。将碳材料与活性杂化尖晶石耦联,得到的Co2FeO4/NCNT显示出优异的催化性能,使其有希望用作锌空气电池中的双功能电催化剂。

 

 

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