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(tuán)隊(duì)通過增強(qiáng)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(guó)科研人員在新能源存儲(chǔ)材料領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊《儲(chǔ)能材料》上。

此前，緩慢的陰極氧氣還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重限制了鋅空氣電池在實(shí)際生產(chǎn)生活的應(yīng)用。同時(shí)，鉑基氧氣還原反應(yīng)催化劑的高昂價(jià)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(huì)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(diǎn)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(tuán)隊(duì)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(diǎn)，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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑活性位點(diǎn)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(dòng)的鋅空氣電池也展示出一定的實(shí)際應(yīng)用潛力。催化劑活性位點(diǎn)內(nèi)外部雙重優(yōu)化的策略，可為氧電催化劑的機(jī)理研究提供一定的思路與見解。

此項(xiàng)研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、云南省科技廳和云南大學(xué)聯(lián)合重點(diǎn)基金等科研創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。 (記者趙漢斌)