本網(wǎng)訊 近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院劉易斯博士團(tuán)隊在金屬空氣電池氧電催化劑研究方面取得重要進(jìn)展,。相關(guān)研究成果以“Host–Guest Engineering of Dual-Metal Nitrogen Carbides as Bifunctional Oxygen Electrocatalysts for Long-Cycle Rechargeable Zn-Air Battery”為題發(fā)表在Carbon Energy 期刊上,。Carbon Energy是由溫州大學(xué)與Wiley聯(lián)合出版的高水平國際學(xué)術(shù)期刊，聚焦清潔能源,、光電催化的“碳增”合成,、新型碳制造、碳減排以及碳催化等領(lǐng)域,，影響因子為19.5,，中科院一區(qū)，大類：Materials Science 小類：Materials Science (miscellaneous) 排名：7/196,。劉易斯博士為該論文第一作者,，杜岳博士為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為第一通訊單位,。上述研究成果得到了國家自然科學(xué)基金和湖北省自然科學(xué)基金的資助,。

過度依賴化石燃料加劇了能源危機(jī)，導(dǎo)致環(huán)境污染,，促使人們努力研究更可持續(xù)和高效的能源轉(zhuǎn)換和儲存設(shè)備，如燃料電池和金屬空氣電池,。開發(fā)高效的雙功能氧電催化劑,，包括氧還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER），以促進(jìn)反應(yīng)動力學(xué),，以優(yōu)化這種可持續(xù)能源技術(shù)的效率,。貴金屬電催化劑，如Pt和RuO2，被廣泛認(rèn)為具有更好的催化活性,，然而,，它們的高價格和低耐久性阻礙了它們的廣泛商業(yè)應(yīng)用。因此,，新型的可充電金屬-空氣電池需要低成本的替代品,，兼具有優(yōu)異的氧電催化活性和高穩(wěn)定性。

劉易斯博士團(tuán)隊針對 Me/Nx/C 電催化劑活性位點的高密度高分散制備難題,，利用MIL-88B獨特的空腔-孔結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,，作為主體模板封裝金屬前驅(qū)體CoPP（客體分子），不僅能利用孔道有效孤立金屬前驅(qū)體以避免熱解過程中金屬團(tuán)聚和快速氧化,，并且金屬客體在主體腔內(nèi)也能起到支撐孔道結(jié)構(gòu)的作用,，防止熱解導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌。制備得到的三維多孔氮摻雜碳限域Co3Fe7納米合金顆粒復(fù)合材料（Co3Fe7/NC）具有高密度高分散雙金屬原子（FeN2-CoN4）活性位點,，提高了催化劑的本征雙功能催化（ORR與OER）活性（其ORR半波電位達(dá)0.86 V,，在10 mA cm?2時的 OER 過電位僅為1.53 V）。通過理論計算與原位拉曼表征相結(jié)合共同證實了其氧電催化機(jī)制,。此外,，Co3Fe7/NC作為金屬空氣電池陰極催化劑，表現(xiàn)出高比容量和超長（> 1400 h）的循環(huán)穩(wěn)定性,，并且在柔性鋅空氣電池中也展現(xiàn)出優(yōu)異的柔韌性能,。這項工作為設(shè)計高效的Me/Nx/C催化劑開辟了新的機(jī)遇，這可能推動燃料電池/金屬空氣電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.682

作者簡介：

劉易斯,，博士，副教授,，碩士生導(dǎo)師,，湖北省楚天學(xué)子。近幾年主持國家自然科學(xué)基金青年項目,、湖北省自然科學(xué)基金項目（青年,、面上）、國家重點實驗室開放課題等,。劉易斯博士團(tuán)隊主要從事電催化材料以及金屬空氣電池等相關(guān)領(lǐng)域的研究,，已在Carbon Energy, Nano Energy, Nano Research, Chemical Engineering Journal, Small, ACS Applied Materials& Interfaces, Carbon等國際知名SCI期刊發(fā)表論文50余篇，其中 ESI 高被引論文3篇,，申請國家發(fā)明專利5項,。