中国地质大学&武汉纺织大学Adv Mater：Fe单原子调控Co3O4自旋态实现优异的锌空气电池性能

纳米技术

2024-12-05

高性能的OER/ORR双功能电催化剂是可充电Zn-空气电池工业化的关键。有鉴于此，中国地质大学杨泽惠、罗芳、武汉纺织大学包海峰教授等报道在掺氮碳载体上修饰Co₃O₄并调控Fe单原子位点的自旋态，得到的催化剂记作Co₃O₄@Fe₁-NC，得到了中等自旋态。

本文要点：

（1）

Fe原子的d能带中心向低能量方向移动，而且e_g能带的填充增加，而且OH*相互作用减弱，显著增强ORR电催化性能。通过原位Raman光谱表征和电化学阻抗表征，验证Co₃O₄@Fe₁-NC催化剂中的高自旋态Co位点能够促进Co₃O₄的表面重构。

（2）

这种催化剂实现优异的OER催化活性，在50 mA cm^-2电流密度的过电势仅为352 mV，分别比Co₃O₄@NC或IrO₂的过电势低18 mV和60 mV。原位Raman表征结果表明OH*物种的吸附和脱质子之间的平衡促进催化剂的优异稳定性。构筑ZAB电池的功率达到193.2 mW cm^-2，稳定时间达到200 h。此外，ZAB电池的电池性能达到163.1 mW cm^-2。

参考文献

Yuhua Xie, Yumei Feng, Shiao Zhu, Yingjie Yu, Haifeng Bao, Qingting Liu, Fang Luo, Zehui Yang, Modulation in Spin State of Co₃O₄ Decorated Fe Single Atom Enables a Superior Rechargeable Zinc-Air Battery Performance, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202414801

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414801