長い間、走行距離は、私たちは不安のコースを呼び出す。燃費を向上させるために、一方で、電気自動車の開発を制限するボトルネックは、バッテリーパックの容量を増やすですが、より重要なのは、電池の特定のエネルギーを向上させることにある、現在のリチウム三元材料重量イオン電池は、一般的に、技術の進歩など200Wh / kgの役割で、比率は2020年にエネルギーが高い特定のエネルギー容量電池の300Wh / kgのに達するよりもエネルギーの量を起動することが予想されるが、それはまだ電気自動車の将来の発展を満たすことができません需要。高比エネルギーバッテリ電源の次世代の開発に、から選択するには、いくつかのルートがあり、1は現在広く受け入れられている全固体リチウム金属電池であり、かつ技術的なルートを認識し、米国のバッテリー500 "計画は、電池パックを達成するために、二次リチウム金属電池技術の開発を通じて500Wh / kgの目標の具体的なエネルギーを実現するために設計された、日本の固体電解質は、世界的な技術リーダー、電解液の電解質の硫化物イオン伝導性の発達とすることができさえ相であります匹敵する、さらに技術的経路は、金属 - 空気電池、例えば、現在主流の空気とLI-Na塩の空気電池特定のエネルギーに2000Wh / kgのリチウムイオン電池よりもはるかに高い、超えます。
最近、Qichen王中南大学、技術の国立大学及び空気極触媒Zn-空気セルはグラフェン酸化物を用いて調製したN-グラフェン材料のNDG-800でドープされた欠陥の多数Oを増加GO 2空気極の触媒効率は、有意に、Zn-空気電池、高比エネルギー872.3Wh / kgでの性能を向上次記憶領域における非常に広い展望を有しています。
金属のための - 空気電池は、Oの両方のための空気極触媒、空気極の設計の点で最も重要です 2還元および酸素発生反応は、一般的なマルチ酸素電極は、貴金属（白金）と希土類金属酸化物であり、それらは、アカウントOに取ることが困難です 2二つの酸素発生反応および還元反応は。そして、人々は、炭素電極からの視線に気づいた、と研究は、炭素材料の多孔質構造に欠陥がOであり得ることを示しています 2酸化還元グラフェンは非常に良い選択肢です。酸化還元グラフェン自体には多くの欠陥があります。 Qichen Wangは、Nドーピングによって、より多くの欠陥をグラフェンに導入した。また、大きな比表面積とグラフェンの多孔質構造もまた、 2還元および酸素の発生は多数の活性サイトを提供し、それによってZn-空気電池の性能を著しく改善する。
Nドープされたグラフェンを合成する方法は、上記aに示されている。まず、ある数のg-Cが使用される。 3N4水溶液をIHで超音波処理し、GOの酸化グラフェンのシートに加え、次いで、混合液を水熱12H 180℃、黒色混合ゲルを形成し、次いで凍結乾燥し48時間で処理し、Hを除きます。 2O.管状炉内の乾燥した材料、N 2600-900℃の加熱、3hの熱処理、Nドープされたグラフェン材料NDGs-x（xは処理温度を表す）の保護下にある。
原子間力顕微鏡（図e）は、グラフェンの厚さが3 nm、約9 nmであることを示しています（図e）。この図からわかるように、グラフェンの構造は、炭素原子の層、材料は非常に大きな比表面積（443.2m 2/ g）細孔容積比（3.43cm 3/ g）は、O 2還元および酸素発生反応は、多数の活性部位を提供する。
XPS研究によりN要素は、酸化グラフェンに主に3つの形式で示されているされている：ピリジンN、ピロールN、NグラファイトおよびピリジンN + -O - 、Dは800℃で焼結図からわかることができますNDGs-ピリジンN-最高コンテンツ素材800、グラフェンの欠陥を減少させる47.9％のN及びピリジンオキシドこのような高いレベルは、有意に触媒Oの普及促進GO 2還元および酸素発生反応の効率。
より反応性の部位は、図のリニアスキャンからの電圧が非常に高い触媒Oを示す材料のNDG-800（赤曲線）を見ることができるのNDG Nドープされた材料を得たグラフェン良好な反応性を助けます 2還元活性、初期反応電圧は0.95V、半波電圧も0.85Vに達し、0Vでの反応電流密度は5.6mA / cmに達する 2以下の図bから、0.8V（13.91mA / cm）でのNDG-800の応答電流密度 2）Pt / C複合触媒の反応電流密度（13.32mA / cm 2 2）は、NDG-900（6.03mA / cm 2）、NDGs-600（55.55mA / cm 2）およびNDS-700（2.80mA / cm 2）これにより、NDG-800材料が最良の非金属反応触媒になる。
NDG-800はOを触媒するが 2還元反応では非常に高い活性が、我々はまだ触媒活性のNDG-800酸素発生反応を検討する必要がある、我々はのNDG-800素材10ミリアンペア/ cmで、図から見ることができます 2電流密度では、酸素発生反応の過電圧はRuOの過電圧よりも低い。 2/ C触媒は375mV高であり、これはNDGs-800材料の酸素発生触媒効率がRuOのそれより劣ることを示している。 2/ C触媒、これは、NDG-800材料がその後の研究において改善を必要とするところである。
空気電池（下記構造）Zn-材料の組み合わせを用いてQichen王のNDG-800、バッテリ電圧の開口率が1.45V、115.2mW / cmでのパワー密度であります 2、Pt / C触媒（1.43V、110.3mW / cm 2）、NDGs-800材料を用いたZnアノードの比容量は750.8mAh / g（電流密度10mA / cm 3 2）、電池の比エネルギーは872.3Wh / kgに達し、電池は10mA / cmで非常に優れたサイクル性能を示した。 2234サイクル時間（サイクル20分）の電流密度で電池は、Pt / C + IR C触媒電池/を使用するよりもはるかに優れたダウンほとんど減少、です。
Qichen王が開発Nドープされたグラフェン材料のNDG-800材料は欠陥が多数に酸化グラフェンをGO活用、および追加の欠陥を導入することにより、Nドープ、Oであります 2還元および酸素発生反応は多数の活性部位を提供し、特に触媒Oにおいて触媒効率を大きく改善する 2還元性の点ではPt / C電極よりも触媒効率が高く、充放電サイクルの安定性にも優れており、広範な応用が期待されているが、NDGs-800の触媒酸素発生反応の活性はまだRuOほど良くない。 2/ C触媒では、これがフォローアップの改善が必要な場所です。
