这里，通过二氧化碳与Na/K液态合金反应，直接合成了新型表面微孔石墨烯（SMG），它被证明是一种坚固的无金属锌-空电池（ZAB）阴极材料。基于SMG的ZAB（SMG-ZAB）在83 mA cm-2电流密度下，具有出色峰值功率密度（65 mW cm-2），其性能与市售的基于20％Pt/C阴极的ZAB相当，优于目前所报道的全固态ZAB。此外，该SMG-ZAB提供了前所未有的小充放电电压间隙（0.25 V），还具有出色的耐久性。如此优异的性能可归因于其缺陷，含氧表面官能团，以及的相互连接的独特孔结构和表面微孔的共同存在。该研究工作提供了一种有前景的制备高效无金属电极材料的途径，即由CO2制备而来的无金属表面微孔石墨烯电催化剂，应用于全固态锌-空电池。
 
 
Figure 1. SMG的形态表征：（a）SEM图像；（b）透射电镜图像;（c）HRTEM图像；（d）SEAD模式；和（e–g）EDS图片，以及C和O的对应元素图。
 
  Figure 2. SMG和rGO的XRD图比较。
 
  
Figure 3. SMG的（a）C 1s和（b）O 1s的反卷积XPS光谱；（c）具有相应ID/IG比的拉曼光谱；和（d）N2吸附/解吸等温线。
 
  Figure 4. 固态ZAB中SMG，SMG-800，rGO，5％Pt/C和20％Pt/C的电化学特性。（a）锌空气电池；（b）充电/放电极化曲线，（c）相应的放电功率密度；（d）2 mA cm-2电流密度下的放电曲线；（e）锌-空气柔性电池的示范图；（f）奈奎斯特图和拟合曲线。
 
  Figure 5.（a-b）不同电极在2 mA cm-2电流密度下的充电/放电曲线，（c）在不同脉冲周期时的奈奎斯特曲线图和拟合图；基于ID/IG堆栈的共焦拉曼成像，在脉冲周期之前（d）和之后（e）覆盖20 X 30 mm2的SMG阴极。
 
       该研究工作由上海交通大学胡云行课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Metal-free surface-microporous graphene electrocatalysts from CO2 for rechargeable allsolid-state zinc–air batteries。

转自《石墨烯杂志》公众号