成果简介
为满足日益增长的能源需求，研发高效清洁的燃料电池和金属空气电池具有重要意义。在这种情况下，这些通过配位聚合物热解获得的分级多孔碳纳米材料被认为是优异的氧还原催化剂，有望用作空气阴极材料。本文，温州大学QiHuang等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Highly graphitized N-doped carbon nanosheets from 2-dimensional coordination polymers for efficient metal-air batteries”的论文，研究将二维结构的InOF-26热转化为超薄石墨化氮掺杂碳纳米片，表示为 NG-CNS。
在碳化过程中，氯化铁的加入有助于打破晶体结构之间的分子间作用力，进一步有利于石墨化程度提高的碳纳米片的形成。同时，随后的氨浸渍和二次煅烧可以重新调整碳质基质中氮物种的配位环境。获得的NG-CNS产品表现出优异的ORR性能，具有0.80V的高半波电位，6.00mA cm-2的大扩散限制电流密度，57.3 mV dec -1的小塔菲尔斜率，显示出在锌空气电池和铝空气电池中的意外实用性。NG-CNS相对简单的合成工艺、低成本、高重复性和令人满意的电化学性能将为在能量存储和转换应用中轻松制备配位聚合物衍生的碳纳米材料提供方向。
图文导读
方案一。获得用于ORR的高效NG-CNS催化剂的合成过程。
图1。a) 合成过程和结构特征，b) 光学图像，c) PXRD图案，d) N 2等温线，e) InOF-26 的TGA曲线。
图2。a) PXRD 图案，b) 拉曼光谱，c) N2等温线，d) PSD曲线， e) G-CNS和NG-CNS的AFM曲线。
图3。a) XPS 光谱，b) 高分辨率Fe2p，c) In3d，d) C1s，e) N1s，f) O1s光谱。黑线和红线分别是G-CNS和NG-CNS的拟合线。
图4、NG-CNS 的 ZAB 性能
图5 . NG-CNS 的 AAB 性能
图6. O2在N掺杂石墨烯上的吸附性能
小结
总之，展示了一种制备分级多孔超薄碳纳米片的简便且逐步的方法。由于石墨化程度高、合适的氮配位物种和丰富的活性中心，NG-CNS的最佳电催化剂在碱性溶液中表现出优异的ORR性能，在ZABs和AABs作为空气阴极电催化剂具有突出的实用性。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.062