基于CoFe2O4@C 锂空气电池正极催化剂的研究
2021-05-13王相君池永庆
王相君,高 利,许 蕾,池永庆
(太原科技大学化学与工程学院,山西太原030021)
由于理论容量高、电压窗口宽等优点,锂空气电池作为极具前途的电动汽车和便携式设备的电化学动力引起了广泛关注[1]。 电催化氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)在锂空气电池的开发中占据着重要的位置[2]。 锂空气电池正极上 ORR 和 OER 的慢速动力学过程决定了电池的功率、能量密度、能量效率、电压效率以及大于 1.0 V 的电压差[3]。 含稀有金属的材料, 例如铂基材料, 是已知的电活性最高的ORR 电催化剂材料。 然而,高成本、资源少以及对OER 反应催化温和等特性限制了其在锂空气电池中的应用[4]。 科研人员致力于寻找 MFe2O4(M=Co、Ni等)催化剂,特别是尖晶石氧化物,由于其对ORR 与OER 同时具有高催化活性,而引起了越来越多的关注[5-6]。
CoFe2O4已被证明对OER 和ORR 均有良好的电催化作用。 但是,尖晶石CoFe2O4的电导率限制了其效率。 因此,添加导电材料将有助于提高其性能。杨柳等[7]为了提高 CoFe2O4的 OER 电催化活性和电流密度,成功制备了CoFe2O4-CNTs 复合材料,测试发现CoFe2O4-CNTs 纳米复合材料是优良的OER 电催化剂, 有望用于水分解制备氢气体系和燃料电池中。 虽然碳纳米管(CNTs)的导电性较好,但是CNTs的导电性与它的管径有关[8],当CNTs 的直径不是很大时,其电阻率随管径增加而增大,导电性会下降,所以CNTs 作为导电材料会有一定的限制。陈霄等[9]采用原位溶剂热法合成了疏松多孔CoFe2O4/还原氧化石墨烯复合材料,有效提高了复合材料的导电性,同时增加了复合材料的活性位点。 翁程杰等[10]研究发现,还原氧化石墨烯的导电性是可调控的,与制备过程中的反应温度有关系,反应温度高于140 ℃时,电导率才会增至1 S/cm。……
