Supercaps：锌-空气电池的电催化材料的研究进展学术资讯

来源：X一MOL资讯

为实现可持续发展，世界各国正积极推动能源结构从不可再生的化石燃料向可再生清洁能源的转变。这一过程对新型能量转化和存储材料及器件的发展提出了更高的要求。锌-空气电池具有能量密度高（1350 W h kg−1）、安全性好、制备成本低（<10 $ kW−1 h−1）等优势，近年来受到广泛关注。然而，该电池的空气电极通常存在可逆氧还原（Oxygen reduction reaction, ORR）/析氧反应（Oxygen evolution reaction, OER）过程缓慢的问题，导致锌-空气电池的能量效率较低（<65%），是制约其商业化应用的重要因素之一。开发具有高催化活性和良好稳定性的高性能ORR/OER双功能催化剂有利于提高锌-空气电池的性能并推动其商业应用。碳纳米材料通常具有比表面积高、导电性强、化学稳定性好、孔结构可调、制备成本低等特点，可通过各种物理、化学手段对其电子结构实现精准调控从而获得优异的ORR/OER催化性能。

近日，澳大利亚伍伦贡大学的梁骥博士受邀，与广州中国科学院先进技术研究所的闫啸副研究员合作在Batteries & Supercaps 杂志发表题为“Recent Advances in Carbon-based Bifunctional Oxygen Catalysts for Zinc-Air Batteries”的综述文章。该文章系统总结了近年来高性能碳基ORR/OER催化材料在锌-空气电池领域的最新研究成果。首先，文章简述了ORR/OER的反应机理，指出通过合理手段调控催化剂的表面形貌和电子结构可获得具有ORR/OER活性的催化材料。进而，结合近年来的代表性工作成果，系统介绍了碳基ORR/OER催化材料的制备和调控策略，包括异原子掺杂、引入本征缺陷、与其他活性材料（金属、金属化合物）复合等，并指出不同活性位可产生协同效应，提高催化活性和电池性能。

最后，作者对基于碳材料的ORR/OER催化剂的性能进行了归纳和对比，并在综述的总结和展望部分介绍了当前研究中亟待解决的问题和可行的解决方案，例如应规范催化性能测试方法以更好地评价材料的本征性能，如何结合计算机模拟技术和先进的表征手段深入探索真实催化过程和分子机理，进一步优化催化剂测试方法以真实反映实际复杂环境等。作者希望该综述可为相关研究人员及时提供锌-空气电池高性能催化剂领域的最新进展，并为后续的研究工作提供思路。

相关论文发表在Batteries & Supercaps，澳大利亚伍伦贡大学的博士研究生Daolan Liu和Yueyu Tong为共同第一作者。

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