能够在同一电解液中同时进行氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的高效、稳定的双功能电催化剂对于开发高性能锌-空气电池（ZABs）具有重要意义。
近日，佐治亚理工学院林志群教授报道了提出了一种简单的策略，制备出褶皱的MoS2/N掺杂的单Fe原子界面的碳核/壳纳米球（记为MoS2@Fe-N-C）优良的ORR/OER双功能电催化剂，以获得高容量和优异的循环稳定性的耐磨可穿戴ZABs。
文章要点
1）高度褶皱的MoS2纳米球核包裹着一层Fe单原子浸渍的N掺杂碳壳（即具有分散FeN4位点的Fe-N-C壳层）。有趣的是，MoS2@Fe-N-C纳米球用于ORR具有0.84 V的半波电位，在电流密度为10 mA cm−2时的过电位为360 mV。
2）研究人员通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了MoS2@Fe-N-C纳米球降低了ORR和OER的能垒，这是其催化性能显著提高的原因。
3）值得注意的是，将MoS2@Fe-N-C纳米球作为空气电极，在超低面负载（即0.25 mg cm−2）下组装的耐磨可穿戴ZABs具有优良的抗变形稳定性、高比容量（即442 mAh g−1Zn）、优异的功率密度（即78 mW cm−2）和出色的循环稳定性（在5 mA cm−2的电流密度下，可循环50次）。
本研究为合理设计高效金属-空气电池的单原子界面核/壳双功能电催化剂提供了平台。
参考文献
Yan Yan, et al, Robust wrinkled MoS2/N-C bifunctional electrocatalysts interfaced with single Fe atoms for wearable zinc-air batteries, PNAS, 2021
DOI: 10.1073/pnas.2110036118
https://doi.org/10.1073/pnas.2110036118
