Cu-Co双原子催化剂

碱性ORR超Pt

P掺杂构建不对称配位CuCoNPC，诱发Co位高自旋态，大幅提升氧还原催化活性。

Heng, Wang · Xinzhi, Zhou · Su, Jiaxin · Zixian, Liu · Xiao, Bingbing · 杨龙 · 王骏 · Li, Yuanli · Lu, Xunyu · Zhu, Xiaofeng · 杨龙

Chemical Engineering Journal 2025

参数信息

动力学电流密度

54 mA cm−2

半波电位（碱性）

0.86 VRHE

起始电位（酸性）

0.82 VRHE

半波电位（酸性）

0.72 VRHE

峰值功率密度

194 mW cm−2

开路电压

1.51 V

技术优势

碱性性能超Pt

CuCoNPC在碱性电解液中半波电位0.86 VRHE，高于Pt基催化剂，且动力学电流密度大幅提升，可替代贵金属Pt。

反应决速步切换

电子不对称性调控dz2轨道占据，使ORR决速步从第一步(*O2→*OOH)切换到最后一步(*OH→H2O)，降低反应能垒，提高本征活性。

酸性活性可比Pt

在酸性介质中，CuCoNPC的起始电位0.82 VRHE和半波电位0.72 VRHE与Pt相当，扩展了非贵金属催化剂在酸性条件下的应用前景。

应用场景

• ORR催化剂：替代贵金属Pt，用于碱性燃料电池和金属空气电池阴极，降低成本并提升活性。
• 锌空电池：作为空气阴极催化剂，提高锌空电池峰值功率密度和柔性器件开路电压，实现高性能储能。
• 燃料电池催化剂：在酸性介质中活性与Pt相当，拓展非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用可能。