有效的方法合成方案锂空气电池的催化剂

研究人员发现一种更快更有效的方法,生产CoSn(哦)₆强有力的催化剂,高能锂空气电池。

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CoSn(哦)₆氧(方案)是一个强大的进化反应(OER)催化剂需要下一代锂空气电池的发展。然而,目前方案合成方法是件费时费力的苦事。

最近,一个国际研究小组解决等离子体用于创建方案纳米晶体有良好的OER催化能力在一个过程中20分钟。他们的观察可以帮助生产高能量密度电池。

与全球变暖在上升,这是至关重要的减少对化石燃料的依赖和过渡到替代绿色能源。发展电动汽车是朝这个方向迈出的一步。电动汽车,另一方面,需要高能量密度电池功能,和普通的锂离子电池是不够的。

理论上,锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度。然而,之前他们可以用在实践中,这些电池必须更加节能,改善周期特征,充电/放电所需的超电势氧气氧化还原过程降低了。

应对这些挑战,一个合适的催化剂,加速电池内的氧发生反应(OER)是必需的。OER是一个重要的化学反应在水中分解,提高蓄电池的性能。昂贵和稀有贵金属氧化物和氧化钌(IV) (RuO₂)和氧化铱(IV)——₂)传统上被利用作为催化剂来加速金属气质的OER电池。

perovskite-type等过渡金属氧化物和氢氧化物,是已知OER非常活跃,因此廉价催化材料。亚博网站下载CoSn (OH) 6(方案)是一个perovskite-type氢氧化,已被确认为一种很有前途的OER催化剂。然而,现有方案合成方法耗时(超过12小时),涉及许多阶段。

在最近的一次进步,一个研究小组由孝宏教授Ishizaki在日本Shibaura理工学院以及正树Narahara Sangwoo崔博士和合成方案在20分钟内只使用一个单一的步骤。

团队工作解决等离子体过程中,低温反应领域的尖端材料合成方法,来完成这项惊人的成就。4月17日^th,2023年,他们的研究结果发表在杂志发行11可持续能源和燃料。

通过x射线衍射测量,研究者表明,高度结晶方案可以从前兆产生解决方案通过增加pH值大于10到12。利用透射电子显微镜,他们发现方案晶体是方形和的大小不等,从100到300纳米。

研究人员还采用x射线光电子能谱研究方案晶体的成分和结合位点,发现二价钴(Co)和四价锡(Sn)在复杂。最后,研究人员使用一种电化学方法研究方案的功能作为一个OER催化剂。他们发现,合成方案的电流密度有350 mV过电压马10厘米⁻²。

方案在pH12最好的催化合成属性在所有样品合成。事实上,这个示例稍微比甚至商用的RuO更好的催化性能₂。

孝宏Ishizaki,教授,Shibaura理工学院

这是验证当pH值12样本显示最低的潜力,比商用RuO低104 mV₂马与可逆氢电极在10厘米⁻²。

总之,这项研究提供了一种简单而有效的方法首次合成方案。这种技术使方案可行的用于锂空气电池,为下一代电池的发展铺平了道路。

合成方案显示优越electrocatalytic OER的属性。我们希望perovskite-type方案材料将被应用到能源设备和将有助于亚博网站下载电动汽车的高功能化。反过来,这将使我们更近一步实现碳中和,使独立于化石燃料的新能源系统。

孝宏Ishizaki,教授,Shibaura理工学院

期刊引用:

Narahara, M。等。(2023)。氢氧化溶液等离子体合成的钙钛矿CoSn(哦)₆nanocube electrocatalysts氧发生反应。可持续能源和燃料。doi.org/10.1039/D3SE00221G。

来源:https://www.shibaura-it.ac.jp/en