在全球能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力下，發(fā)展可持續(xù)能源技術(shù)至關(guān)重要?？沙潆婁\-空氣電池以其高能量密度（1086 Wh kg-1）和環(huán)境友好性引起了人們的廣泛關(guān)注，但在充放電過程中陰極發(fā)生的ORR和OER均涉及多電子轉(zhuǎn)移過程，故存在動力學(xué)緩慢問題。目前，貴金屬及其氧化物（如Pt、RuO2、IrO2等）是最有效的電催化劑，但成本高、儲量低、易毒化，嚴(yán)重阻礙了相關(guān)器件的實際應(yīng)用。因此，開發(fā)高效、廉價的雙功能電催化劑對發(fā)展金屬空氣電池具有重要意義。
鑒于此，中北大學(xué)王美副教授和太原理工大學(xué)王孝廣教授團(tuán)隊在ChemSusChem期刊發(fā)文，采用簡單、易擴(kuò)展的脫合金策略獲得殘余Al摻雜多孔尖晶石型氧化物NiCo2O4；物理化學(xué)表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Al摻雜量與初始合金中惰性組元Ni/Co原子比呈正相關(guān)關(guān)系，且Al摻量越少，多孔材料比表面積越大；電化學(xué)測試表明，殘余Al元素可原位促進(jìn)多孔NiCo2O4的電催化ORR活性、OER活性及鋅-空氣電池循環(huán)性能；DFT理論計算證明，少量Al摻雜可改變ORR/OER的反應(yīng)決速步驟，并顯著降低吉布斯自由能。 該設(shè)計思路中Al元素起到雙重作用，一方面作為造孔劑獲得連續(xù)貫通的多級孔結(jié)構(gòu)，為電化學(xué)反應(yīng)提供良好的傳質(zhì)通道，進(jìn)而加速電子傳輸速率、縮短反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率；另一方面可原位遺傳/摻雜到多孔材料中，并改變其電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)控電子傳導(dǎo)性、降低反應(yīng)中間體勢壘、優(yōu)化電催化ORR/OER活性，這也為研發(fā)高效二次金屬空氣電池提供了新的見解和思路。 論文信息 Dealloying-Derived Porous Spinel Oxide for Bifunctional Oxygen Electrocatalysis and Rechargeable Zinc-Air Batteries: Promotion of Activity Via Hereditary Al-Doping Dr. Mei Wang, Yi Long, Dr. Huifang Zhao, Wenjuan Zhang, Prof. Liyong Wang, Dr. Ruifeng Dong, Prof. Hua Hou, Prof. Huiqi Wang, Prof. Xiaoguang Wang ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202201518
