近年来，锌-空气电池(ZABs)由于其开放结构利用了大气中充足的氧气供应而引起了人们的关注，其具有出色的理论能量密度，优于其他典型的可充电电池。然而，其高过电位、弱耐久性和缓慢的动力学仍然是阻碍ZABs应用的重大挑战。

近日，香港科技大学罗正汤教授，加州大学欧文分校Xiaoqing Pan，麻省理工学院Khalil Amine，澳大利亚格里菲斯大学Yun Wang报道了开发了一种吸附-煅烧合成方法来制备Stone-Wales（SW）缺陷，这种缺陷可以锚定双金属孤立分散的金属单原子位点，进而构建一个稳健的双功能电催化剂。

文章要点

1）研究发现，在催化反应中，具有活性位点的碳环与富SW缺陷（如五边形(5)、五边形-八边形-五边形(585)）或五边形-七边形-七边形-五边形(5775)环相对应。

2）研究人员通过NiFe-DG连接体（O/N）将孤立的双金属单原子（Ni/Fe）锚定在DG载体表面上。该催化剂对氧还原反应（ORR）表现出较高的催化活性，起始电位为0.97 V，半波电位为0.86 V，扩散电流密度为5.7 mA/cm²，可媲美商用Pt/C电催化剂。此外，催化剂还表现出优异的稳定性，在0.86 V的外加电压下，12 h后仍能保持82%的初始电流密度。此外，在电流密度为10 mA/cm²时，析氧反应过电位（OER）仅为358 mV，以及低于商用Pt/C Tafel斜率（76 mV/dec）。同时，在1.588 V恒定电位下，12 h后保持85%的稳定性，表现出比商用Pt/C更出色的稳定性。

实验和理论发现为设计合理的催化剂开辟了一条道路，这些催化剂可用于多种反应，如N₂和CO₂还原反应。

参考文献

Kishwar Khan, Xingxu Yan, Qiangmin Yu, Sang-Hoon Bae, Jessica Jein White, Junxian Liu, Tangchao Liu, Chengjun Sun, Jeehwan Kim, Hui-Ming Cheng, Yun Wang, Bilu Liu, Khalil Amine, Xiaoqing Pan and Zhengtang  Luo,  Stone-Wales  Defect-rich  carbon-supported  dual-metal  single atom  sites  for  Zn-air  batteries, Nano  Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106488

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106488