Chem. Eur. J. ：锰原位自催化制备的3D 薄片包覆的碳纳米棒高效催化锌空电池中的氧还原反应

山东师范大学张春阳课题组利用锰原位自催化机理一步合成了一系列3D 薄片包覆的碳纳米棒。该碳纳米棒可作为锌空电池中的阴极催化剂，在碱性条件下催化氧气还原反应，具有优越的放电性能和较好的稳定性。

图1. 锰基3D 薄片包覆的碳纳米棒的制备示意图。

图2. GFC-10的扫描电镜图及锌空电池测试图。

可再生能源的绿色开发和高效利用有助于 “碳达峰、碳中和”目标的顺利实现。锌空电池是一种具有广阔发展前景的绿色安全储能技术，然而稳定性差和功率密度低等瓶颈问题限制了其实际应用。设计和开发高效氧还原电催化剂对解决这些问题至关重要。近年来，相继涌现了一系列新型催化剂。过渡金属-碳杂化物（M-N-C）因其来源丰富、合成方法简单、结构可调、氧化性能优异等优点，在众多新型催化剂中脱颖而出。迄今为止，过渡金属铁、钴和镍已经被广泛应用于原位自催化制备碳材料的研究，但过渡金属锰在原位自催化制备碳纳米材料方面鲜有报道。

山东师范大学张春阳课题组通过煅烧三聚氰胺、P123和MnSO₄•H₂O制备了一系列3D 薄片包覆的碳纳米棒。研究发现，锰能原位催化碳纳米棒的生长，并且可通过改变锰含量调控碳纳米棒的表面片层。该碳纳米棒可作为锌空电池中的阴极催化剂，在碱性条件下催化氧气还原反应，其中锰含量为10%的GFC-10催化性能最优。GFC-10的催化氧还原起始电位为0.94V。利用GFC-10制备的锌空电池的开路电压为1.48 V，功率密度为128.9 mV cm^-2；在电流密度为10 mA cm^-2时，容量为786.9 mA h g_Zn^-1，且具有较好稳定性（＞75 h），性能优于商业Pt/C材料。该研究为制备高活性的锰基催化剂提供了新途径。

论文信息

In-Situ Self-Catalyzed Growth of Manganese Embedded 3D Flakes-Coated Carbon Rod as an Efficient Oxygen Reduction Reaction Catalyst of Zinc–Air Batteries

Shuangshuang Zhang, Jin-an Hou, Juan Hu, Chun-Yang Zhang

Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202202989

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