锌空气电池（ZABs）具有高能量密度以及灵活性、安全性和便携性，从而满足动力电池和消费电池的要求。然而，有限的效率和稳定性仍然是重大挑战。氧还原反应 (ORR) 和析氧反应 (OER) 是 ZAB 中两个关键的阴极反应。开发具有高效率和良好稳定性的双功能 ORR/OER 催化剂对于提高 ZAB 的性能至关重要。

有鉴于此，黑龙江大学付宏刚教授和王蕾研究员等人，首先解释了 ORR 和 OER 机制。此外，结合最新报道的原位表征技术，从原子调节机制和结构设计方面讨论了 ORR/OER 电催化剂的设计原理，为催化剂的 ORR/OER 机制提供了有益的见解。最后，提出了当前的挑战和未来的研究方向。

本文要点

1）首先阐述了ORR和OER机理，然后根据双功能催化剂中氧中间体自由能之间的火山关系，讨论了如何优化氧中间体的自由能，降低理论过电位。此外，探索了最新报道的原位测试方法，以了解ORR/OER过程中的中间体和催化剂的设计原理。

2）为了促进ZABs的实际应用，需要考察以下几个方面: I)合理设计有效、稳定、廉价的双功能ORR/OER催化剂，取代不稳定的贵金属催化剂是首要问题。II) ORR/OER的双功能机理取决于含氧中间体的吸附能与催化剂电子结构之间的关系。未来还需要更多的努力来深入认识和理解该机制。因此，应进一步开发先进的原位技术来监测电催化过程的动态过程，为设计高效催化剂提供直接指导。III) 在 ZAB 中引入杂化反应是提高其效率和稳定性的新策略。Ⅳ）基础研究需要与实际应用相结合。

参考文献：

Xu Liu et al. Structural Design Strategy and Active Site Regulation of High-Efficient Bifunctional Oxygen Reaction Electrocatalysts for Zn–Air Battery. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202006766

https://doi.org/10.1002/smll.202006766