成果简介

金属有机框架（MOFs）模板法是合成金属氮掺杂碳催化剂的一般策略，尤其是在氧电催化剂中。然而，将MOFs转化为碳材料的传统热处理方法需要高温、长制备时间和恶劣的气体环境。本文，深圳大学Yuechao Yao、Zhangjian Li等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Laser-induced rapid construction of Co/N-doped honeycomb-like carbon networks as oxygen electrocatalyst used in zinc-air batteries”的论文，研究提出了一种激光诱导碳化策略（LIC），可在几毫秒的环境条件下将 MOF 快速转化为导电碳网络结构。

有趣的是，通过 LIC，ZIF-67 衍生的 Co/N 掺杂蜂窝状碳网络呈现出比传统碳化工艺处理的碳催化剂更好的双功能电催化剂性能。归因于它们的高比表面积（SSA）和独特的蜂窝状开口通道结构，这有利于电解质的储存和传质过程。此外，研究了前驱体 MOFs 尺寸对激光诱导衍生材料催化性能的影响。最后，为了更好地研究实际应用，优化的 Co/N 掺杂蜂窝状碳网络作为催化层组装在锌空气电池中，具有长循环稳定性（220 h）和高比容量（780 mAh g-1 )。这项工作为快速构建用于能量转换和存储应用的电催化剂提供了一种具有成本效益的方法。

图文导读

图1。(a) LIC-ZIF-67-M10 的制造过程示意图；

(b-c) ZIF-67-L、ZIF-67-L900 的 SEM 图像；

(d) 激光碳化 ZIF-67-M 得到的 LIC-ZIF-67-M10 的 SEM 图像；

(e) LIC-ZIF-67-M10 的 TEM 图像；

(f) LIC-ZIF-67-M10 的 HRTEM 图像（左：钴，右：碳）；

(g) LIC-ZIF-67-M10 的 EDS 元素映射图像

图2。(a) LIC-ZIF-67-M的 XPS全谱图；(b) LIC-ZIF-67-M10的C1s、(c) N1s和 (d) Co 2p的解卷积 XPS 光谱。

图3、碱性电解液中的氧电催化性能

图4、用于锌空气电池性能

小结

一种可行、快速、廉价的方法通过激光诱导技术在环境气氛中制备 MOFs 衍生的碳基双功能氧电催化剂。该方法为简便、快速、高效地制造用于能量存储和转换的功能性碳基材料开辟了一个新领域。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.08.078