Co纳米颗粒/单原子共载碳催化剂

双功能高活性

Co纳米颗粒与Co-Nx位点共载于Fe掺杂碳纳米管，协同优化配位能，显著提升氧还原与析氧反应。

郑劼 · Wenxuan, Chen · 刘超 · Tenghui, Yuan · Zhao, Bote · 党岱 · Long, Guifa · 王铁军 · 韩晓鹏

Small 2025

参数信息

OER过电位

327 mV

PEMFC功率密度

702 mW cm⁻²

锌空电池功率密度

192 mW cm⁻²

技术优势

贵金属都打不过

该催化剂的ORR半波电位和OER过电位显著优于单结构催化剂以及贵金属基准催化剂，可实现非贵金属替代。

介孔多，三相界面大

聚合物包裹的碳纳米管改善了MOFs的高温分散退火过程，产生更多介孔并暴露更多活性位点，从而扩大三相界面，提升催化效率。

钙钛矿氧化物被替掉

在PEMFC和锌空电池中，使用该催化剂的器件功率密度高于许多已报道的非贵金属催化剂，可替代钙钛矿氧化物等传统双功能催化剂。

DFT算清机理

密度泛函理论计算表明，Co纳米颗粒的存在促进了Co-Nx位点上含氧中间体的转化，为活性提升提供了理论依据。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：提供高活性非贵金属阴极催化剂，降低PEMFC成本并提升功率密度。
• 锌空气电池：作为双功能催化剂，提高锌空电池的功率密度和循环性能。
• 氧还原反应催化剂：在碱性介质中实现0.9 V半波电位，替代贵金属用于氧还原反应。
• 析氧反应催化剂：在10 mA cm⁻²下过电位仅327 mV，显著降低析氧反应能耗。