郑州大学邵国胜教授团队在碳材料能源催化领域取得新进展

原标题:郑州大学邵教授在碳材料能源催化领域取得新进展。

近日，郑州大学低碳环保材料智能设计国家国际联合研究中心邵教授团队和沈永龙副教授研究组发表了题为《碱性锌空气电池必不可少的可移动无金属氧化还原分析用高通量等离子体增强化学气相沉积原位监测(N，O)-掺杂柔性垂直图形膜》。邵生教授、沈永龙副教授为论文合著者，博士生吴志恒、于为论文第一作者，郑州大学材料科学与工程学院为论文第一作者和交流单位。

可充电锌-空气体电池(ZABs)作为一种具有代表性的先进清洁能源转换和存储装置，因其丰富的锌储量、较高的理论能量密度(1086 Wh/kg)和固有的安全性，引起了国际研究领域的广泛关注。然而，由于阴极放电和充电过程中氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)固有的缓慢反应动力学，阻碍了可充电zab的工业化进程。为了解决上述问题，商业上通常使用Pt、Ru和Ir基催化剂来加速阴极催化反应，但是所使用的阴极贵金属催化剂昂贵且缺乏资源。因此，设计和制备高效、低成本的新型阴极催化剂是目前该领域的研究热点。

研究团队依托自主研发的高通量等离子体化学气相沉积系统(HPPECVD，Advanced Materials Interfaces 2020，7，2000854)，引入原位等离子体诊断系统，实时在线检测和调整等离子体参数和族组成。在精确控制等离子体参数、基团组成、薄膜生长机制和键合情况的基础上，构建了直立有序的直立石墨烯纳米结构，一步制备了无金属氮(N)和氧(O)共掺杂的直立石墨烯催化剂(VGNO)。以其为催化剂组装的液/固zab综合性能优于商业Pt基和Ru基zab，为开发非金属ORR和OER催化剂提供了理论和实验设计思路，促进了能量转换和存储器件向低成本、资源可持续发展和环境友好的方向发展。

近年来，在HPECVD制备垂直石墨烯的基础上，团队先后开展了电催化氧还原反应(材料化学杂志A2020，8，23248)、钠离子电池(能源与环境材料2021，5，285)、锂硫电池(储能材料2020，27，159；InfoMat 2021，3790；InfoMat 2022，DOI:10.1002/in f2.12294；能源材料2020，)等课题开展了一系列创新工作，受到了同行的广泛关注。

本工作得到了国家自然科学基金、科技部973子项目、R&D重点项目和河南省推广项目等项目的支持。

来源:郑州大学

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