山东大学张进涛,发表EES!助力锌空气电池发展!

华算科技 2025-02-26 15:20:56

随着全球能源危机的加剧和环境污染问题的日益严重,开发新型、高效的能源存储与转换材料成为了科学研究的热点。在众多能源存储系统之中,锌空气电池(ZABs)因其高能量密度、环境友好性和成本效益而备受关注。

在此,山东大学张进涛团队合成了一种新型的双金属催化剂,该催化剂由铟原子簇和孤立的Fe-N4位点组成,分布在多孔碳载体上。研究显示,该种催化剂在氧还原反应(ORR)和氧进化反应(OER)中展现出了卓越的双功能电催化性能。通过精确调控铟簇与Fe-N4位点之间的配位环境,作者实现了电子的非对称分布,降低了反应能垒,显著提高了整体催化性能。

图1. 不同催化剂的电化学性能

总之,该工作通过精确控制铟簇与Fe-N4位点之间的相互作用,成功制备了一种新型的双功能电催化剂In/Fe-N-C。结果显示,该种催化剂在ORR和OER中均展现出了优异的性能,为锌空气电池的发展提供了新的可能性。

通过密度泛函理论(DFT)计算,作者进一步揭示了In簇对Fe-N4位点电子结构的调控作用,这一发现不仅加深了对单原子催化剂的理解,也为设计新型高效电催化剂提供了重要的理论依据。因此,该工作也为未来能源存储与转换技术的实际应用奠定了坚实的基础。

图2. 电池性能

Coupling of Indium Clusters with Atomic Fe-N4 on Carbon for Long-term Rechargeable Zn-Air Batteries,Energy & Environmental Science2024 DOI: 10.1039/d4ee04465g

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