1成果简介
　　ORR/OER催化剂的双功能活性和长寿命的发展对于实现锌空气电池（ZAB）的实际应用至关重要。本文，北京化工大学马贵平团队在《Carbon》期刊发表名为“3D MXene anchored carbon nanotube as bifunctional and durable oxygen catalysts for Zn–air batteries”的论文，研究制备了 3D 结构的双功能催化剂，CoFe纳米合金修饰的碳纳米管（CNT）与 2D MXene（Fe/Co-CNT@MXene-T）锚定，作为水性和柔性 ZAB 的阴极。
　　利用 CNT 和 MXene 提供的 CoFe 纳米颗粒的活性位点、坚固的外壳和快速的电荷转移，最佳催化剂 Fe/Co-CNT@MXene-8 表现出显着的 ORR 和 OER 电活性，分别与基准铂碳（Pt/C）和二氧化钌（RuO2）相当。以Fe/Co-CNT@MXene-8 为阴极组装的水相 ZAB 在10 mA cm -2的电流密度下表现出759mA hg -1的高比容量，在375小时持久运行下的快速放电-充电测试中具有稳定的电压平台，优于那些与基准商业催化剂和其他报道的催化剂组装的催化剂。
　　此外，以 Fe/Co-CNT@MXene-8 作为阴极的组装后的柔性 ZAB 也表现出优异的耐久性循环，并显示出作为可穿戴应用未来电源的前景。这种高性能也得到了 X 射线吸收近边结构 (XANES) 的验证，并得到了密度泛函理论 (DFT) 计算的支持。这项工作为设计高效且持久的可充电 ZAB 提供了一个新视角。
　　2图文导读 

　　图1。Fe/Co-CNT@MXene-T催化剂制备示意图

　　图2。(a) MXene的SEM图像。
　　(b) MXene@PEI-M+SEM图像。
　　(c) Fe-Co/CNT@MXene-8 的 SEM 图像。
　　(d) MXene 的 HRTEM 图像。
　　（e）具有不同形态的 Fe-Co/CNT@MXene-8 组分的 HRTEM 图像：纳米片和纳米管
　　（f）图1e 的放大图像。
　　(g) C、Fe、N、Co、O 和 Ti 元素均匀分布的元素映射。
　　(hi) HAADF-STEM 图像及其相应的线轮廓。

　　图3。(a) 所制备催化剂的全光谱及其高分辨率 XPS 光谱 (b) Co2p (c) Fe2p, (d) Ti2p, (e) Co 的 K-edge EXAFS, (f) K-edge EXAFS铁。(g) 所制备催化剂的 XRD 图 (h) Fe/Co-CNT@MXene-8 的氮吸附-解吸等温线，以及孔径分布 (i) 所制备催化剂的拉曼散射光谱。

　　图4。(a) 水性可充电 ZAB 的示意图
　　(b) 使用 Fe/Co-CNT@MXene-8 作为空气阴极的 ZAB 开路电压。插图是由 ZAB 供电的 LED 灯。
　　(c) 速率能力。
　　(d) Fe-Co/CNT@MXene-8 和 Pt/C+RuO 2 基准的充放电极化曲线。
　　(e) 催化剂功率密度图。
　　(f) 比容量在 10 的电流密度下归一化。
　　(g) 恒电流放电和充电性能 (h) ZAB 与 Fe-Co/CNT@MXene-8 阴极的不同时间放大循环电位图。

　　图5。(a) 柔性 ZAB 的示意图 (b) 使用 Fe-Co/CNT@MXene-8 作为空气阴极的单个和串联 ZAB 开路电压 (c) 相应的功率密度图。(d) 速率能力。(e) 恒电流充放电性能
　　3小结
　　本文合成了 3D 结构的双功能 ORR/OER 催化剂，CoFe 纳米合金装饰的 CNT 锚定与 2D MXene。配备我们的 Fe-Co/CNT@MXene-8 阴极的 ZAB 表现出高能量和功率密度、稳定的电压输出以及在水性和固体体系中的显着稳定性。

　　来源：材料分析与应用