中南大学雷永鹏等：碳空位增强FeZn双原子氧电催化及其锌空气电池

背景：氧电催化是金属-空气电池等清洁能源技术的基础，但贵金属催化剂的稀缺性限制了其大规模应用。Fe基单原子催化剂虽在氧还原反应（ORR）中表现良好，但其氧析出反应（OER）性能较差，且碳空位与FeZn双原子位点双功能氧电催化之间的精确关联尚不明确。研究目的：中南大学雷永鹏团队在FeZn双单原子位点催化剂中引入碳空位，调控Fe位点的配位环境，以提升其双功能氧电催化性能，并探究碳空位与催化活性之间的内在机制。结论：所制备的FeZnN6-VC催化剂在碱性介质中表现出优异的双功能氧电催化活性（ORR半波电位0.915 V，OER过电位显著降低），双功能氧电势差仅为0.687 V。碳空位的引入促进了电子从Fe-N4向Zn-N4位点转移，优化了电子相互作用，降低了OER过程中O-O−吸附和FeOOH生成的电位。组装的准固态锌空气电池在50 mA cm−2下稳定充放电循环82.3小时，展现出优异的耐久性。该工作为通过缺陷工程设计高性能双原子催化剂提供了新思路。