最近，科研人员以角叉菜胶/NiCo-金属-有机骨架（MOF）水凝胶为前驱体，通过高温碳化路线制备了具有优异电催化性能的N掺杂多孔Ni3S2-Co9S8/碳气凝胶（Ni3S2-Co9S8/NCAs）用于析氧反应（OER）。电化学测量表明，Ni3S2-Co9S8/NCA 作为典型的电催化剂表现出优异的 OER 性能，在碱性环境中的性能优于大多数过渡金属硫化物 (TMS) 催化剂，在 10 mA cm-2 下具有 337 mV 的较低过电势。和 77 mV dec–1 的较小 Tafel 斜率。同时，基于 Ni3S2–Co9S8/NCA + Pt/C 的锌空气电池实现了高达 256 mW cm-2（和 193 mW cm-2）的大功率密度、小充放电电压差和良好的循环稳定性，明显优于传统的 RuO2 + Pt/C 基锌空气电池。这些优异的电催化性能主要归功于具有丰富缺陷的Ni3S2和Co9S8纳米颗粒结构之间独特的分层多孔结构和界面协同作用，促进了质量传输和有利于电子迁移的高石墨化程度。预计该研究为探索海洋生物质作为电催化剂提供了一种新方法。

示意图 1. Ni3S2–Co9S8/NCA的制备工艺图

图 1. (a) i-卡拉胶/2-MEIM 气凝胶、(b) i-卡拉胶/CoNi-MOF 气凝胶、(c, d) Ni3S2–Co9S8/NCA 的 SEM 图像。(e) Ni3S2–Co9S8/NCA 的 TEM 图像。(f-h) HRTEM 图像。(i) 高角度环形暗场扫描透射电子显微镜 (HAADF-STEM) 图像和元素映射。

图 4. (a) 1 M KOH 中 OER 样品的 LSV 曲线。(b) Ni3S2–Co9S8/NCA、Co9S8/NCA、Ni3S2/NCA、NCA 和 RuO2 的 Tafel 图。(c) 电流密度差异与不同催化剂的扫描速率作图。(d) Ni3S2–Co9S8/NCA、Co9S8/NCA、Ni3S2/NCA、NCA 和 RuO2 的 EIS 图。(e) Ni3S2–Co9S8/NCA 的计时电流曲线。(f) Ni3S2–Co9S8/NCA 的稳定性测试。

图 5. (a) 自制锌空气电池的简单机理图。(b) Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA和Pt/C + RuO2制备的锌-空气电池的充放电极化曲线。(c) 放电曲线和功率密度分布曲线。(d) 恒流充放电曲线。(e) Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 电池，开路电压为 1.402 V。(f) 用两个串联的锌空气电池照明 LED 设备。(g, h) 由 Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 制备的锌空气电池供电的小型风扇的图片。

图 6. (a) Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 和 Pt/C + RuO2 制备的全固态柔性锌空气电池的充放电极化曲线。(b) Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 和 Pt/C + RuO2 柔性锌空气电池的功率密度分布和放电极化曲线。(c) 不同弯曲条件下电池的恒定放电曲线。(d) Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 柔性锌空气电池的照片，开路电压为 1.414 V。(e) 两个 Pt/C + Ni3S2–Co9S8/NCA 柔性锌空气电池连接的照片 串联为 LED 设备供电。

相关论文以题为Porous Ni3S2–Co9S8 Carbon Aerogels Derived from Carrageenan/NiCo-MOF Hydrogels as an Efficient Electrocatalyst for Oxygen Evolution in Rechargeable Zn–Air Batteries发表在《Langmuir》上。通讯作者是河北大学李玲教授、赵晓辉副教授、张文明副教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c00805