我校曾杰教授领衔的联合研发团队在国际顶级期刊发表锌-空气电池领域最新研究成果

近日，我校曾杰教授领衔的联合研发团队与中国科学技术大学合作，揭示了一种通过界面锚定策略精准调控单原子之间距离的通用方法，通过该方法构筑的近邻单原子铁催化剂在锌-空气电池中表现出超越贵金属铂的性能。相关成果发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上，我校为第一完成单位，闫岩教授为第一作者，曾杰教授、刘明凯教授和中国科学技术大学李洪良副教授为共同通讯作者。

锌-空气电池也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、质量轻、适用温度范围宽、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。然而，锌-空气电池的正极高度依赖贵金属铂的使用，铂金属的储量有限，价格昂贵，进而制约了锌-空气电池的大规模推广。开发出能够替代贵金属铂且性能优越的正极催化剂，是锌-空气电池领域的关键科学问题。

（氮配位的铁-铁双原子合成及结构表征）

（具有不同距离状态的金属-金属双原子对的结构表征）

（氮配位的铁-铁双原子合成及结构表征）

（具有不同距离状态的金属-金属双原子对的结构表征）

团队创造性地将化学刻蚀和氮源锚定的方法相结合，制备出高纯度的双原子铁催化剂，借助界面锚定策略实现了对相邻两个铁原子之间距离的精准调控。研究人员将该方法拓展应用到一系列非贵金属催化剂中，实现了包括铁、铜、钴、镍、锌、锰等多种非贵金属双原子催化剂的制备；将双原子铁催化剂应用在锌-空气电池的正极，用以替代传统的铂金属催化剂。结果表明，这种双原子铁催化剂表现出优异的催化活性、耐复杂环境能力和长时稳定性。用这种双原子铁催化剂组装的锌-空气电池，展示出高达190.6 毫瓦每平方厘米的最大功率密度，显著优于传统铂催化剂组装的电池（151.7 毫瓦每平方厘米）。

这项工作为开发锌-空气电池用的低成本、高性能催化剂提供了新思路，随着技术的不断进步，锌-空气电池有望在未来的能源领域发挥更加重要的作用。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55630-y

（撰稿：刘明凯 审核：韩新亚 张苒 王菁）

标签：电池  催化剂  原子