Plasmaintegrierte Bildung von sauerstoffdefekten NiCoO/NiCoN-Heterostrukturen mit verbesserten ORR/OER-Aktivitäten für hochgradig langlebige Allfestkörper-Zink-Luft-Batterien

Zusammenfassung: Ein plasmabezogener Ansatz wird berichtet, um kohlenstoffgewebeunterstützte Kohlenstofffasern und sauerstoffdefektreiche NiCoO/NiCoN-Hetero-Nanorohre ko-integrierten Hybridkatalysatoren (P-NCO/NCN-CF@CC) zu synthetisieren, die die fortschrittlichen Merkmale der Kohlenstoffintegration, Kation-Dotierung, Einführung von Defekten/Leerräumen und Heterostrukturierung umfassen. Der P-NCO/NCN weist eine faszinierende Struktur auf, dessen Peripherie aus NCO und dessen Inneres ko-komponiert aus NCO und NCN besteht. Seine Bildung hängt hauptsächlich von der hohen Reaktivität der energetischen Spezies NH, H a und H b ab, die während der Plasmentladung gebildet werden. Der P-NCO/NCN-CF@CC zeigt eine Aktivität der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR), die mit Pt/C vergleichbar ist, und eine Aktivität der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), die höher ist als die von RuO 2. Bei Verwendung in den Allfestkörper-Zink-Luft-Batterien erreicht er eine maximale Leistungsdichte von 109,8 mW cm −2, ohne dass ein Leistungsabfall über >300 Zyklen beobachtet wurde. Die DFT-Berechnungen zeigen, dass die Heterostrukturierung von NCO/NCN und die Sauerstoffdefekte in NCO entscheidende Rollen bei den hohen ORR/OER-Aktivitäten des Katalysators spielen. Sie können die elektronische Struktur des Katalysators modulieren und die Energiebarrieren der geschwindigkeitsbestimmenden Schritte senken.