郑州大学邵国盛课题组--高通量离子体增强化学气相沉积制备氮掺杂垂直石墨烯纳米片作为高效氧还原催化剂用于锌空电池

这里，报道了一种制备氮掺杂垂直石墨烯（NVG）纳米片的一步策略，该实验过程是在高通量等离子体增强的化学气相沉积（H-PECVD）系统中进行，且温度较低。该NVG纳米片具有垂直的相互交错结构和较丰富的缺陷。这有利的形貌和结构赋予了NVG-30催化剂最佳的ORR活性，其稳定性也远远优于Pt/C催化剂。紫外线光电子能谱（UPS）测量表明NVG-30具有低的功函，导致出色的供电子能力。此外，将其组装为Zn-空电池后，NVG-30催化剂也显示出高的能量密度和放电稳定性。这项工作不仅提出了一种制备NVG纳米片的可行策略，也证明了它是一种用于ORR和金属-空气电池的高效无金属催化剂。

Figure 1. （a）使用H-PECVD系统制备NVG电催化剂的示意图。（b-c）VG和NVG-30的SEM图像，（d-e）VG和NVG-30的TEM图像。（f）NVG-30的SEM图像和SEM-EDS元素图，显示了C和N元素的均匀分布。

Figure 2.（a）拉曼光谱，（b）XRD图，（c）N2吸附/解吸等温线，（d）孔径分布，（e）VG，NVG-10，NVG-20和NVG-30的XPS光谱， 和（f）NVG-10，NVG-20和NVG-30的高分辨率XPS N 1s光谱。

Figure 3. （a）在N2饱和（虚线）和O2饱和（实线）的0.1 M KOH溶液中的CV曲线，扫描速率为50 mV s-1。（b）LSV曲线比较，转速为1600 rpm，扫速为10mV s-1。（c）0.75 V时的半波电位和（d）动力学电流密度。（e）环电流和盘电流。（f）H2O2产率和电子转移数。

Figure 4.（a）Tafel斜率和（b）各种催化剂的奈奎斯特图（插图为当量电路）。（c）在相互连接的垂直定向结构中增强的电子转移示意图。

该研究工作由郑州大学Guosheng Shao和Yige Zhao课题组于2020年发表在 Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Nitrogen-doped Vertical Graphene Nanosheets by High-Flux Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition as Efficient Oxygen Reduction Catalysts for Zn-Air Battery。