开发更有效的催化剂将促进放电产物的分解,降低过电位。梦姑的团队分别使用掺铂碳纳米管(Pt@CNT)和掺杂碳纳米管(@CNT)作为空气正极端子,将O2气体环境引入球差校正环境电子显微镜中,构建钠氧纳米电池。原位观察了放电/充电产物的形貌演变和相位差。在研究中,梦姑的团队在球面像差校正实验中确定了不同阴极支撑材料的钠氧电池的反应路径和形态演变。在放电过程中,钠离子通过固体电解质与O2反应,形成氢氧化钠相。随后,随着O2的释放,部分氢氧化钠歧化,产生空心球结构的放电产物。充电后,随着球体的收缩和外壳的塌陷,空心颗粒逐渐分解成纳米颗粒,在催化剂的作用下完全分解。研究小组使用原位选择性衍射(SEAD)等技术进行微观结构转变和化学成分分析,并演示了整个充放电过程中电化学反应的细节。该团队的研究成果可为进一步研究钠-空气电池的电化学催化反应过程和机理提供研究思路,为今后钠-氧电池系统的优化设计提供重要参考。
朱元敏是这篇论文的第一作者
梦姑是这篇论文的作者,柯南大学是唯一的交流单位。
单原子催化剂:催化钠-二氧化碳空气电池微观演化机理的原位研究
金属-CO2电池的效率可以提高到与锂-O2电池相当或更高的水平。此外,金属-CO2电池中二氧化碳的消耗也有助于缓解全球变暖危机和温室效应。梦姑的团队发明了一种新的有效的催化剂——铂单原子修饰的碳氮化物纳米管(铂-硫@NCNT),它可以可逆地催化金属-CO2电池的反应。该团队借助环境球差透射电子显微镜和原位充放电样品棒,研究了钠-CO2电池在CO2气氛中的充放电行为,并原位证实了放电/充电产物的形貌演化和电化学反应机理。
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