铁磁Ru₁Co单原子合金催化剂

铁磁单原子合金催剂

单原子Ru调控电子结构、Co纳米颗粒提供自旋极化，电子-自旋协同打破线性标度限制，实现锂氧电池低过电位和长循环。

Liu, Zhiyin · Yaning, Fu · Lina, Guan · 要红昌 · 冯振 · Tong, Liu · 王建设 · 卢有彩 · 刘清朝

Energy Storage Materials 2026

技术优势

打破线性标度限制

Ru单原子通过4d轨道驱动界面电子重排，Co纳米颗粒诱导强自旋极化，协同优化关键中间体*O的吸附强度，从而突破活性与选择性的内在制约。

激活氧气吸附

Ru-Co之间强金属-金属耦合有效活化O₂的吸附，促进后续氧还原反应的进行。

优化自旋相关转化

铁磁自旋量子交换作用优化单重态Li₂O₂与三重态O₂之间的转化路径，促进催化剂与氧反应中间体之间的自旋相干电子交换。

提升结构稳定性

Ru-Co界面强耦合抑制Co位点的溶解和过度氧化，保持催化剂长期工作下的结构完整性。

应用场景

• 锂氧电池正极催化剂：用作锂氧电池正极催化层，降低过电位并延长循环寿命。
• 金属空气电池电催化：也可用于金属空气电池氧电极，利用其高效氧电催化性能。
• 氧还原/析氧双功能电催化：同时催化ORR和OER，促进Li₂O₂的可逆形成与分解。
• 自旋催化材料：铁磁自旋效应优化反应中间体自旋状态，突破动力学限制。