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靜電紡絲技術構建新型催化劑助力高效催化
靜電紡納米纖維具有較小的纖維直徑、良好的柔性和易操作性，作為催化載體能夠與催化劑產(chǎn)生較強的協(xié)同效應，增加催化效果。本期精選了6篇關于靜電紡絲技術應用于催化劑領域的最新研究成果，供大家了解學習。
1、暨南大學譚紹早&麥文杰Nano Energy ( IF 19.069 )：多孔碳納米纖維限制NiFe合金納米顆粒作為鋅空氣電池的高效雙功能電催化劑
?挑戰(zhàn)：鋅空氣電池(ZABs)由于其成本低和內在的安全性，在下一代可持續(xù)能源儲存中具有潛在的應用前景。然而，ZABs的功率密度和耐用性往往受到三重界面處離子/傳質差的限制。
?方法：暨南大學譚紹早教授&麥文杰教授團隊通過將NiFe合金納米顆粒限制在多孔碳納米纖維中，設計的雙功能催化劑(H-NiFe/CNF)具有豐富的分級孔隙和高比表面積，可顯著促進O2的吸附/轉移和OH-擴散。
?創(chuàng)新點1：這些特性使H-NiFe/CNF表現(xiàn)出顯著的雙功能活性，提供了0.67 V的指示ΔE，優(yōu)于大多數(shù)之前的報道和貴金屬的Pt/C+IrO2基準。
?創(chuàng)新點2：在液態(tài)ZABs中實現(xiàn)了長期穩(wěn)定性(在5 mA cm?2下，循環(huán)超過800次)和優(yōu)異的倍率性能。相應地，柔性ZABs也表現(xiàn)出高功率密度和長循環(huán)耐久性。
2、西北工業(yè)大學瞿永泉&馬媛媛Nano Energy ( IF 19.069 ): 用于酸性析氧的高活性和穩(wěn)定的非晶 IrOx/CeO2 納米線
?挑戰(zhàn)：電催化水氧化在可再生能源生產(chǎn)和儲存技術中至關重要。然而，由于催化劑的高度氧化和電解質的腐蝕性，大多數(shù)OER電催化劑在酸性條件下都很難保持高穩(wěn)定性。
?方法：西北工業(yè)大學瞿永泉、馬媛媛和香港城市大學Johnny C. Ho等采用一種簡便的靜電紡絲/煅燒方法，制備了高活性、高穩(wěn)定性的非晶態(tài)IrOx/CeO2納米線電催化劑。
?創(chuàng)新點1：非晶態(tài)催化劑在1.51 V電壓下的質量活性為167 a gIr-1，在10 mA cm-2電壓下的過電位為220 mV，在酸性環(huán)境中連續(xù)工作300 h，性能穩(wěn)定。
?創(chuàng)新點2：IrOx/CeO2緊密的納米級特性產(chǎn)生了豐富的二元界面，在該界面上CeO2作為電子緩沖體調節(jié)氧中間體的吸附，降低OER的活化勢壘，抑制Ir的過氧化和溶解，從而顯著提高了OER的活性和穩(wěn)定性。
3、黑龍江大學王蕾等人Small ( IF 15.153 )：鐵單原子輔助氮化鈷納米粒子增強可充電鋅-空氣電池的循環(huán)壽命
?背景：鉑(Pt)基和釕(Ru)基貴金屬催化劑是最有前途的ORR/OER催化劑，但其成本高和穩(wěn)定性差限制了其大規(guī)模商業(yè)化。因此，探索活性高效、價格低廉的非貴金屬基雙功能ORR/OER電催化劑是一種有價值且意義重大的替代方法。
?方法：黑龍江大學王蕾教授&中國科學院孫凡飛博士采用同軸靜電紡絲與熱解相結合的方法合成了Co5.47N粒子與Fe單原子共摻雜空心碳納米纖維自支撐膜(H-CoFe@NCNF)。
?創(chuàng)新點1：H-CoFe@NCNF表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能性能，ORR的Eonset = 0.96 V, OER的Ej = 10 = 1.68 V。
?創(chuàng)新點2：由于納米粒子與單原子共存，H-CoFe@NCNF對氧具有中等的結合強度。同時，Co位更有利于OER, Fe位更有利于ORR, N與金屬原子之間的質子和電荷轉移進一步降低了反應勢壘。
?創(chuàng)新點3：由H-CoFe@NCNF組成的液態(tài)鋅-空氣電池具有≈1100 h的充放電性能和205 mW cm-2的峰值功率密度。由H-CoFe@NCNF的自支撐膜組裝的準固態(tài)鋅-空氣電池被證明在任何彎曲條件下都能穩(wěn)定運行。
4、南京理工大學鐘秦教授J. Mater. Chem. A( IF 14.511 )：用于多效水氧化的NiFe基整體式電催化劑
?挑戰(zhàn)：NiFe基催化劑在堿性水氧化中的具有優(yōu)異活性，受到人們的廣泛關注。然而，在析氧反應中，潛在的金屬溶解，特別是鐵的溶解，會導致活性逐漸失活。
?方法：南京理工大學鐘秦教授團隊采用原位靜電紡絲法合成了將異質結構FeS2-Ni3S2和FeNi3納米粒子嵌入多孔S、 N共摻雜碳納米纖維的整體式催化劑。
?創(chuàng)新點1：集成催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性，在10 mA cm-2時，過電位僅為270 mV。與Ni(OH)2的共價相互作用和碳包包覆結構提高了FeOOH的穩(wěn)定性。FeOOH和Ni(OH)2在導電FeNi3和S/ N共摻雜碳的輔助下協(xié)同催化OER過程。
?創(chuàng)新點2：利用上述多效性的優(yōu)勢，這種整體式催化劑實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生成氧氣50 h，而不會對電極結構造成任何損壞。
5、吉林大學盧曉峰&李美璇Sci. China Mater. ( IF 8.640 )：銥鈷納米纖維作為一種高效穩(wěn)定的雙功能電催化劑用于高性能水裂解
?背景：由于金屬Co對H的吸附具有較高的導電性和較低的能壘，將其與Ir合金化是優(yōu)化電催化劑HER性能的一種有意義的方法，也為達到更好的OER性能提供了很大的機會。
?方法：吉林大學盧曉峰教授&李美璇博士通過靜電紡絲-煅燒-原位氫還原-置換工藝制備了嵌入銥的鈷納米纖維(Co-Ir-600)。
?創(chuàng)新點1：得益于的一維納米纖維異質結構，賦予快速電子傳輸和傳質過程以及Ir和Co兩組分之間的協(xié)同作用。Co-Ir催化劑在堿性電解質中達到10 mA cm?2電流密度，僅需169 mV的極低過電位, 表現(xiàn)出優(yōu)異的析氧電催化活性。
?創(chuàng)新點2：將Co-Ir-600納米纖維催化劑同時作為陽極和陰極的堿性電解槽，其只需要1.51 V的低電池電壓，即可達到 10 mA cm?2的電流密度且耐用性好，性質明顯優(yōu)于參照的Pt/C∥IrO2以及許多已報道的水電解槽。
6、北京科技大學李從舉教授Chem. Eng. J.(IF 16.744)：探索構建 Co/Co3O4-Ni/NiO 異質界面改性大孔互連中空碳納米纖維
?挑戰(zhàn)：對于粉末催化劑，要添加絕緣聚合物粘合劑來制作電極，這不利于儲能裝置中離子/電子的傳輸。因此，迫切需要一種無粘結劑的電極來克服電導率、質量和電荷儲存/傳輸?shù)钠款i。
?方法：北京科技大學李從舉教授團隊以聚苯乙烯-共聚物-丙烯腈(SAN)為模板材料，采用同軸靜電紡絲和熱解法制備中空納米纖維。通過微調ZIF-8的粒徑和靜電紡絲參數(shù)，得到了大孔互連空心碳納米纖維。
?創(chuàng)新點1：提出了一種新型多級結構的 Co/Co3O4-Ni/NiO 摻雜的大孔互連中空碳納米纖維 (Co/Co3O4-Ni/NiO@MHCNFs) 作為 Li-O2 電池的自支撐和無粘合劑催化劑。
?創(chuàng)新點2：Co/Co3O4-Ni/NiO修飾的自支撐大孔互連空心碳納米纖維(MHCNFs)電極表現(xiàn)出顯著的電化學性能，包括長期循環(huán)163次，最大容量(16623 mAh/g)。
