非对称耦合Co₁/Co纳米反应器

单原子-纳米粒协同催化

双壳碳基纳米盒内同时构建单原子与纳米粒子双位点，通过强相互作用协同提升氧还原与氧析出双功能活性。

Hong, Jie · Chen, Mengshan · 张雷 · Lai, Qin · Hu, Jinsong · 黄新华 · Chunhui, Zhou · 周英棠 · Wågberg, Thomas · Hu, Guangzhi

Chemical Engineering Journal 2023

具体参数

ORR 半波电位

{'zh': '0.886', 'en': '0.886'} V

OER 过电位

{'zh': '341', 'en': '341'} mV

锌空气电池峰值功率密度

{'zh': '239', 'en': '239'} mW/cm²

锌空气电池比容量

{'zh': '770', 'en': '770'} mAh/gZn

技术优势

双位点协同，一根筋变两条腿

Co 单原子与纳米粒的强相互作用同时优化了含氧中间体的吸附与脱附，使 ORR 和 OER 在一个催化剂上都高效。

活性不输贵金属，价钱远低于 Pt/C+RuO₂

组装的锌空气电池峰值功率密度和比容量都超过了昂贵的 Pt/C+RuO₂ 混合催化剂，且该催化剂本身廉价易得。

双壳结构把活性位点保护得严严实实

双壳碳纳米盒为 Co 单原子和纳米颗粒提供了坚固的载体，在长时间的充放电循环中保持稳定。

应用场景

• 可逆氧电催化：同时驱动 ORR 和 OER，用作可充式金属空气电池的双功能氧电极。
• 锌空气电池：装在锌空气电池里替代 Pt/C+RuO₂，降低成本且提升功率和容量。
• 电解水析氧：在 10 mA/cm² 下仅需 341 mV 过电位，用于电解水或可逆燃料电池的析氧端。
• 金属空气电池正极：作为固态或液态金属空气电池的正极催化剂，提高放电功率和充放电循环寿命。