边缘富集FeN₄电催化剂

酸性碱性都高效

草酸根配位策略实现高密度边缘FeN₄位点，TOF达3.71 s⁻¹，锌空电池循环550小时电压差仅0.84 V。

王丹 · Yankun, Wei · Xiaosong, Li · Jinxiang, Chou · Yukai, Chen · Du, Xiaojiao · 王文昌 · 陈智

Journal of Colloid and Interface Science 2026

参数信息

酸性半波电位

0.79 V

碱性半波电位

0.89 V

转换频率

3.71 s⁻¹

锌空电池比容量

781 mAh g⁻¹

锌空电池能量密度

999 Wh kg_Zn⁻¹

循环电压差

0.84 V

技术优势

本征活性更高

DFT计算表明边缘FeN₄位点的ORR能垒低于中心位点，d带中心下移削弱了对含氧中间体的吸附，从而加速反应。

比容量高

锌空电池在论文报道条件下比容量达781 mAh g⁻¹，能量密度999 Wh kg_Zn⁻¹，远超传统催化剂体系。

循环超稳

锌空电池在550小时循环后电压差仅为0.84 V，表明催化剂在长时间运行中保持高活性。

应用场景

• 锌空电池：提供高比容量与长循环稳定性，替代贵金属催化剂正极。
• 氧还原电催化：边缘位FeN₄本征活性高，酸/碱介质均适用，用于燃料电池阴极。
• 电解水析氢：不含铂族金属，为电解水制氢提供低成本催化方案。
• 非贵金属催化：替代铂基催化剂，降低能源器件成本而不牺牲活性。
• 金属空气电池：高比容量正极催化剂，延长一次充电续航时间。