鋅空氣電池因具有較高的理論比容量和良好的安全性，受到科研工作者的廣泛關(guān)注。近日，云南大學(xué)材料與能源學(xué)院郭洪教授團隊通過增強電池陰極的氧氣還原反應(yīng)的方法，改善了鋅空氣電池性能，這意味著我國科研人員在新能源存儲材料領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在國際著名期刊《儲能材料》上。

此前，緩慢的陰極氧氣還原反應(yīng)動力學(xué)嚴(yán)重限制了鋅空氣電池在實際生產(chǎn)生活的應(yīng)用。同時，鉑基氧氣還原反應(yīng)催化劑的高昂價格，也促使人們?nèi)ラ_發(fā)低成本高性能的催化劑。目前，許多工作已經(jīng)證明具有“鐵—氮”結(jié)構(gòu)的材料具有出色的陰極氧氣還原反應(yīng)活性。然而平面四邊形結(jié)構(gòu)的催化活性部分，在陰極氧氣還原反應(yīng)過程中總是會變?yōu)樨氹娮訁^(qū)域，最終降低陰極氧氣還原反應(yīng)的效率。引入富電子載體來提高催化劑的陰極氧氣還原反應(yīng)性能是一種較為常見的策略，但金屬中心的本征活性，以及催化劑活性位點與載體之間的協(xié)同作用總是被人忽略。因此，想進(jìn)一步了解氧電催化過程，應(yīng)深入研究催化劑內(nèi)部的原子軌道相互作用以及電荷傳輸行為。

基于當(dāng)前的研究基礎(chǔ)以及未來面臨的問題，郭洪教授團隊以還原氧化石墨烯為供電子載體、酞菁鐵分子為反應(yīng)位點，通過濕化學(xué)方法一步制備出負(fù)載型的陰極氧氣還原反應(yīng)催化劑。這一方案可同時實現(xiàn)對催化劑活性位點電荷密度以及鐵離子3d層電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控。這種催化劑不僅在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)于商業(yè)鉑碳催化劑的陰極氧氣還原反應(yīng)性能，而且由這種催化劑驅(qū)動的鋅空氣電池也展示出一定的實際應(yīng)用潛力。催化劑活性位點內(nèi)外部雙重優(yōu)化的策略，可為氧電催化劑的機理研究提供一定的思路與見解。

此項研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金面上項目、云南省科技廳和云南大學(xué)聯(lián)合重點基金等科研創(chuàng)新項目的支持。 (記者趙漢斌)