AM：Fe单原子/Co3O4的自旋态调控实现高性能可充电锌空气电池
学术
2024-12-06 20:52
上海
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。要点1. Fe原子的d能带中心向低能量方向移动，而且eg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。要点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。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. 2024DOI: 10.1002/adma.202414801https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414801
