天津工业大学「国家高层次人才」耿建新/吕宪伟最新Nature子刊丨耦合钴单原子提升锌空气电池！

本文针对传统锌空气电池充电过程中析氧反应（OER）动力学缓慢、充电电压高、能效低的问题，提出利用热力学更有利的肼氧化反应（HzOR）替代OER。研究目的旨在开发一种能同时促进放电氧还原反应（ORR）和充电替代氧化反应的高效双功能催化剂。天津工业大学耿建新、吕宪伟团队在Nature Communications发表的研究中，构筑了电子耦合的Co单原子与CoPd合金杂化嵌入三维有序大孔氮掺杂碳（CoPd/Co@3D NC）的催化剂。实验与DFT计算表明，Co单原子与CoPd合金之间的电子耦合相互调节电子结构，削弱了Co单原子上的氧吸附，并增强了Pd位点上的N₂H₄吸附，从而降低了ORR和HzOR速率决定步骤的能垒。结论显示，该催化剂组装的N₂H₄辅助锌空气电池在100 mA cm⁻²下充放电电压差仅0.52 V，峰值功率达151 mW cm⁻²，比容量达810 mAh g⁻¹，能量往返效率达85.8%。该策略为开发高能效锌空气电池及其他储能器件的双功能催化剂提供了新思路。