北京
近日，安徽工业大学曾杰教授领衔的联合研发团队与中国科学技术大学合作，揭示了一种通过界面锚定策略精准调控单原子之间距离的通用方法，通过该方法构筑的近邻单原子铁催化剂在锌-空气电池中表现出超越贵金属铂的性能。相关成果发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上，安徽工业大学为第一完成单位，闫岩教授为第一作者，曾杰教授、刘明凯教授和中国科学技术大学李洪良副教授为共同通讯作者。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55630-y
锌-空气电池也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、质量轻、适用温度范围宽、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。然而，锌-空气电池的正极高度依赖贵金属铂的使用，铂金属的储量有限，价格昂贵，进而制约了锌-空气电池的大规模推广。开发出能够替代贵金属铂且性能优越的正极催化剂，是锌-空气电池领域的关键科学问题。
团队创造性地将化学刻蚀和氮源锚定的方法相结合，制备出高纯度的双原子铁催化剂，借助界面锚定策略实现了对相邻两个铁原子之间距离的精准调控。研究人员将该方法拓展应用到一系列非贵金属催化剂中，实现了包括铁、铜、钴、镍、锌、锰等多种非贵金属双原子催化剂的制备；将双原子铁催化剂应用在锌-空气电池的正极，用以替代传统的铂金属催化剂。结果表明，这种双原子铁催化剂表现出优异的催化活性、耐复杂环境能力和长时稳定性。用这种双原子铁催化剂组装的锌-空气电池，展示出高达190.6 毫瓦每平方厘米的最大功率密度，显著优于传统铂催化剂组装的电池（151.7 毫瓦每平方厘米）。
这项工作为开发锌-空气电池用的低成本、高性能催化剂提供了新思路，随着技术的不断进步，锌-空气电池有望在未来的能源领域发挥更加重要的作用。
（氮配位的铁-铁双原子合成及结构表征）
（具有不同距离状态的金属-金属双原子对的结构表征）
（氮配位的铁-铁双原子合成及结构表征）
（具有不同距离状态的金属-金属双原子对的结构表征）
来源：安徽工业大学。
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