DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.127289

制备廉价、环保且稳定的电催化剂对于实现锌空气电池的大规模实际应用至关重要。本研究通过电纺丝技术将Co纳米颗粒成功封装在N掺杂碳纳米纤维中。所得材料具有稳定的纤维结构、丰富的活性中心和较快的电子传输。正如预期的那样，Co@HPCNFs-800在其初始电位（0.925V）和起始半波电位（0.824V）下表现出高催化活性。同时，Co@HPCNFs-800的稳定性显著高于商用Pt/C。最重要的是，使用Co@HPCNFs-800催化剂的可充电锌空气电池具有良好的开路电压和循环稳定性，其实际应用潜力突出。总之，这种简单的方法通常可用于合成非贵金属电催化剂以提高能量转换效率。

图1.Co@HPCNFs合成示意图。

图2.（a）Co@HPCNFs-800的SEM图像，（b）Co@HPCNFs-800的TEM图像，（c）HRTEM图像，以及（d）HAADF-STEM图像和相应的STEM-EDX映射图像。

图3.（a）Co@HPCNFs-700、Co@HPCNFs-800和Co@HPCNFs-900的XRD图谱，（b）Co@HPCNFs-700、Co@HPCNFs-800和Co@HPCNFs-900的拉曼光谱，（c）Co@HPCNFs-800的N2吸附-解吸等温线，（d）Co@HPCNFs-700、Co@HPCNFs-800和Co@HPCNFs-900的TG曲线。

图4.Co@HPCNFs-800的XPS光谱：（a）全扫描光谱，（b）Co2p，（c）N1s和（d）C1s。

图5.（a）Co@HPCNFs-800在O2和N2饱和溶液中的CV曲线。（b）所有催化剂在10mV/s扫描速率下的极化曲线。（c）Co@HPCNFs-800在不同转速下的LSV曲线和（d）相应的K-L图。（e）Co@HPCNFs-700、Co@HPCNFs-800、Co@HPCNFs-900和Pt/C的Tafel图。（f）Co@HPCNFs-800和Pt/C的电流-时间（i-t）计时电流响应。

图6.（a-c）Co@HPCNFs-700、Co@HPCNFs-800和Co@HPCNFs-900的CV曲线，（d）根据（a-c）得出的电流密度与扫描速率的函数关系。

图7.（a）测试期间的自组装ZABs。（b）Co@HPCNFs-800的开路图。（c）Co@HPCNFs-800在不同电流密度下的放电曲线和相应的功率密度曲线。（d）10mA/cm2时的恒电流放电比容量曲线。（e）10mA/cm2时的恒电流充放电循环曲线。（f）锌空气电池串联点亮LED灯。