锂空气电池CSO催化剂的有效合成方法！

随着全球变暖问题日益严重，减少对化石燃料的依赖并向可替代的绿色能源过渡成为当务之急。在这方面，电动汽车的发展是朝着这个目标迈出的重要一步。然而，电动汽车需要高能量密度的电池来支撑其长时间的驱动，而传统的锂离子电池已经无法满足需求。
锂空气电池被认为具有比锂离子电池更高的能量密度潜力，但在实际应用中仍面临许多挑战，例如能效、循环特性和过电位等问题。其中，提高电池内部的析氧反应（OER）速率是至关重要的，因为它可以显著提升电池性能。然而，传统上用于加速金属-空气电池OER的催化剂多采用稀有昂贵的贵金属氧化物，如钌(IV)氧化物（RuO2）和铱(IV)氧化物（IrO2）。为了解决这一问题，研究人员开始探索廉价过渡金属材料作为替代催化剂。
鉴于此，近期由日本芝浦工业大学的石崎孝宏教授领导的研究小组在《可持续能源与燃料》杂志的第11期发表了题为“Solution plasma synthesis of perovskite hydroxide CoSn(OH)6 nanocube electrocatalysts toward the oxygen evolution reaction”的研究成果。
概述
目前CoSn(OH)6（CSO）是一种钙钛矿型氢氧化物，被认为是一种具有潜力的OER催化剂。然而，目前已知的合成方法耗时长达12小时以上，并且涉及多个阶段的操作。为了克服这些限制，该研究主要开展了一项旨在寻找快速且简单的CSO合成方法的研究。
图文导读
该团队采用了溶液等离子体工艺，通过增加前驱体溶液的pH值至10到12以上，从前驱体溶液中产生高度结晶的 CSO，并利用x射线衍射分析证明成功产生了高结晶度的CSO材料结构，而透射电子显微镜观察显示CSO晶体为立方形态，尺寸约在100到300纳米之间。这是一种在非热反应领域合成材料的前沿方法，从而实现快速且简单的CSO合成这一惊人的成就。
此外，研究人员还通过x射线光电子能谱法检测了CSO晶体的成分和结合位点，并发现其中含有二价钴(Co)和四价锡(Sn)的配合物。最后，研究人员使用电化学方法评估了CSO作为OER催化剂的性能，结果显示合成的CSO在电流密度为10 mA cm-2时相较于市售的RuO2和可逆氢电极，具有低104 mV的过电位，其中pH为12的样品显示出最低的电位。综上，该研究首次提供了一种简单且有效的方法来合成CSO材料，为其在锂空气电池等下一代电池中的应用开辟了道路。参考文献Narahara, M., et al. (2023). Solution plasma synthesis of perovskite hydroxide CoSn(OH)6nanocube electrocatalysts toward the oxygen evolution reaction. Sustainable Energy & Fuels. doi.org/10.1039/D3SE00221G.Source: https://www.shibaura-it.ac.jp/en