中國科學(xué)家研發(fā)出用于環(huán)保電池的高效催化劑，發(fā)表于《自然》子刊

IT之家 1 月 4 日消息，鋅-空氣電池也稱為鋅-氧空氣電池，是一種體積小、質(zhì)量輕、適用溫度范圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環(huán)保電池。然而這種電池的正極高度依賴貴金屬鉑的使用，成本昂貴，進(jìn)而制約了其大規(guī)模推廣。

安徽工業(yè)大學(xué)曾杰教授、劉明凱教授，聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李洪良副教授，共同開發(fā)出一種用于鋅-空氣電池的高效催化劑，有望在未來能源領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。相關(guān)成果已于 1 月 3 日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然?通訊》（IT之家附 DOI:10.1038 / s41467-024-55630-y）。

▲ 氮配位的鐵-鐵雙原子合成及結(jié)構(gòu)表征

研究人員提出了一種通過界面錨定策略精準(zhǔn)調(diào)控單原子之間距離的通用方法，通過該方法構(gòu)筑的近鄰單原子鐵催化劑在鋅-空氣電池中表現(xiàn)出超越貴金屬鉑的性能。

▲ 具有不同距離狀態(tài)的金屬-金屬雙原子對的結(jié)構(gòu)表征

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將化學(xué)刻蝕和氮源錨定的方法相結(jié)合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，借助界面錨定策略實(shí)現(xiàn)了對相鄰兩個(gè)鐵原子之間距離的精準(zhǔn)調(diào)控。

▲ 氮配位的鐵-鐵雙原子合成及結(jié)構(gòu)表征

研究人員將該方法拓展應(yīng)用到一系列非貴金屬催化劑中，實(shí)現(xiàn)了包括鐵、銅、鈷、鎳、鋅、錳等多種非貴金屬雙原子催化劑的制備；將雙原子鐵催化劑應(yīng)用在鋅-空氣電池的正極，用以替代傳統(tǒng)的鉑金屬催化劑。

▲ 具有不同距離狀態(tài)的金屬-金屬雙原子對的結(jié)構(gòu)表征

結(jié)果表明，這種雙原子鐵催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、耐復(fù)雜環(huán)境能力和長時(shí)穩(wěn)定性。用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅-空氣電池，展示出高達(dá) 190.6 毫瓦每平方厘米的最大功率密度，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鉑催化劑組裝的電池（151.7 毫瓦每平方厘米）。

安徽工業(yè)大學(xué)指出，這項(xiàng)工作為開發(fā)鋅-空氣電池用的低成本、高性能催化劑提供了新思路，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋅-空氣電池有望在未來的能源領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。