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高性能的OER/ORR雙功能電催化劑是可充電Zn-空氣電池工業化的關鍵。有鑒于此，中國地質大學楊澤惠、羅芳、武漢紡織大學包海峰教授等報道在摻氮碳載體上修飾Co₃O₄并調控Fe單原子位點的自旋態，得到的催化劑記作Co₃O₄@Fe₁-NC，得到了中等自旋態。

本文要點：

（1）

Fe原子的d能帶中心向低能量方向移動，而且e_g能帶的填充增加，而且OH*相互作用減弱，顯著增強ORR電催化性能。通過原位Raman光譜表征和電化學阻抗表征，驗證Co₃O₄@Fe₁-NC催化劑中的高自旋態Co位點能夠促進Co₃O₄的表面重構。

（2）

這種催化劑實現優異的OER催化活性，在50 mA cm^-2電流密度的過電勢僅為352 mV，分別比Co₃O₄@NC或IrO₂的過電勢低18 mV和60 mV。原位Raman表征結果表明OH*物種的吸附和脫質子之間的平衡促進催化劑的優異穩定性。構筑ZAB電池的功率達到193.2 mW cm^-2，穩定時間達到200 h。此外，ZAB電池的電池性能達到163.1 mW cm^-2。

參考文獻

Yuhua Xie, Yumei Feng, Shiao Zhu, Yingjie Yu, Haifeng Bao, Qingting Liu, Fang Luo, Zehui Yang, Modulation in Spin State of Co₃O₄ Decorated Fe Single Atom Enables a Superior Rechargeable Zinc-Air Battery Performance, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202414801

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414801