中國科學家研發出用于環保電池的高效催化劑，發表于《自然》子刊

中國科學家研發出用于環保電池的高效催化劑，發表于《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、質量輕、適用溫度范圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環保電池。然而這種電池的正極高度依賴貴金屬鉑的使用，成本昂貴，進而制約了其大規模推廣。

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

▲ 氮配位的鐵-鐵雙原子合成及結構表征

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

▲ 具有不同距離狀態的金屬-金屬雙原子對的結構表征

團隊創造性地將化學刻蝕和氮源錨定的方法相結合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，借助界面錨定策略實現了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調控。

▲ 氮配位的鐵-鐵雙原子合成及結構表征

研究人員將該方法拓展應用到一系列非貴金屬催化劑中，實現了包括鐵、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用在鋅-空氣電池的正極，用以替代傳統的鉑金屬催化劑。

▲ 具有不同距離狀態的金屬-金屬雙原子對的結構表征

結果表明，這種雙原子鐵催化劑表現出優異的催化活性、耐復雜環境能力和長時穩定性。用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅-空氣電池，展示出高達 190.6 毫瓦每平方厘米的最大功率密度，顯著優于傳統鉑催化劑組裝的電池（151.7 毫瓦每平方厘米）。

安徽工業大學指出，這項工作為開發鋅-空氣電池用的低成本、高性能催化劑提供了新思路，隨著技術的不斷進步，鋅-空氣電池有望在未來的能源領域發揮更加重要的作用。