金屬-空氣電池因其高能量密度的優(yōu)點而備受人們的關(guān)注，其中鋅-空氣電池(ZABs)更是具有高能量密度、安全性和價格低廉等特點。然而，電化學(xué)析氧反應(yīng)和氧還原反應(yīng)(OER和ORR)動力學(xué)緩慢，嚴(yán)重阻礙了ZAB的發(fā)展。因此，制備一種具有低過電位、高穩(wěn)定性的低成本電催化劑是實現(xiàn)ZAB應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵。基于此，吉林大學(xué)黃科科課題組通過高能Ar等離子體誘導(dǎo)NiS/NiFe2O4復(fù)合材料相重構(gòu)，制備出具有內(nèi)在缺陷的S摻雜NiFe2O4。性能測試結(jié)果顯示，在堿性介質(zhì)中進行OER和ORR反應(yīng)，NiS/NiFe2O4復(fù)合催化劑在10 mA cm-2電流密度下的OER過電位低至230 mV，ORR半波電位為0.81 V，并且具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。更重要的是，將NiS/NiFe2O4作為驅(qū)動液體ZAB的雙功能催化劑，功率密度達到148.5 mW cm-2。實驗結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計算表明，等離子體破壞了NiFe2O4的長程有序，形成了具有固有缺陷的短程有序NiS結(jié)構(gòu)，并且在界面上由兩相共享的活化Ni原子更容易吸附OH。因此，它能積極地促進含氧反應(yīng)物的反應(yīng)，從而促進可逆的氧電催化。該項工作為通過原位相重構(gòu)獲得優(yōu)良的催化劑提供了一個有效的策略。Phase-reconfiguration Induced NiS/NiFe2O4 Composite for Performance-enhanced Zinc-Air Batteries. Advanced Materials, 2022. DOI: 10.1002/adma.202110172
