开发低成本、高效率的双功能催化剂的设计和制备是锂离子电池实际应用的一大挑战。

近日，大邱庆北科学技术院（DGIST）Sangaraju Shanmugam报道了提出了一种双功能电催化剂，由嵌在高比表面积氮掺杂介孔碳中的RuFe纳米颗粒组成（RuFe@NC）。

文章要点

1）RuFe@NC-900催化剂具有高比表面积（677 m² g⁻¹）、孔径（9.52 nm）和高孔容（0.3 cm³ g⁻¹）。

2）与基准催化剂（40 wt%Pt/C+RuO₂作为氧电极具有良好的催化活性）相比，该催化剂表现出较高的氧还原（ORR）和析氧反应（OER）活性，并表现出0.73 V（vs. RHE）的优异的双功能活性（ΔE）。这种优异的双功能活性归功于RuFe@NC型中心的协同效应，而载体材料的高电导率是调节催化活性的关键。

3）将其作为可充电金属−空气电池的空气正极，进一步展示了其潜在的实际应用前景。用优化的RuFe@NC-900(5h)正极构建的Li-O₂电池具有很强的可逆性，放电电压损失可以忽略不计。结果表明，在100 mA g⁻¹电流密度下的放电比容量为11129 mAh g⁻¹，这为通过构造最佳正极来探索其高倍率性能提供了一条可行的途径。此外，以RuFe@NC-900(5h)为双功能催化剂的可充电锌−空气电池在电池放电、充电和循环过程中表现出较高的活性和稳定性。因此，RuFe@NC可作为非水系和水系可充电金属−空气电池的潜在空气正极。

参考文献

Junhyung Hong, et al, RuFe Alloy Nanoparticle-Supported Mesoporous Carbon: Efficient Bifunctional Catalyst for Li‑O₂ and Zn−Air Batteries, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.1c04527

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04527