近日，我院2020级硕士研究生王瑀以第一作者在《International Journal of Hydrogen Energy》（中科院2区，TOP期刊，IF= 5.816）发表题为“TiCN MXene hybrid BCN nanotubes with trace level Co as an efficient ORR electrocatalyst for Zn-air batteries”的论文。江西理工大学为该论文第一署名单位，顾锋研究员为论文共同一作，曹磊博士和熊仕显副教授为共同通讯作者。
Ti3C2Tx MXene，作为一种新型的2D过渡金属碳化物，由于其出色的导电性、亲水性和独特的表面物理化学性质，被广泛应用于能源存储和转换等领域。但是，该类材料在富含水和氧的环境中容易被氧化成TiO2，因而丧失其独特的物化特性。另外，MXene固有的层状易堆积结构，会影响反应物离子在片层之间的传输效率，从而降低其电催化活性。因此，迫切需要探索具有3D结构且抗氧化MXene催化剂的制备新方法。
本研究通过喷雾冻干和高温热解技术制备了痕量钴改性的3D 杂化TiCN MXene-BCN催化剂。这种策略不仅避免了Ti3C2Tx MXene的氧化，而且将氮原子引入碳化钛晶格中形成了更具电催化活性的TiC0.3N0.7晶相。所获得的TiCN-BCN-Co表现出优异的ORR电催化活性，且在电化学稳定性和甲醇耐受性方面优于商业Pt/C催化剂。最后，以TiCN-BCN-Co作为阴极材料组装的锌空气电池实现了791 mAh g-1的高比容量和200 h的长期稳定性。
图1. TiCN–BCN–Co催化剂的结构形貌图。
图2. TiCN–BCN–Co催化剂的ORR电催化活性与稳定性。
图3. TiCN–BCN–Co基锌-空气电池性能。
本工作的开展得到了江西省自然科学基金、江西省教育厅青年基金的资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319922018249
