科技日報記者 陸成寬
記者5日獲悉，來自安徽工業大學等單位的科研人員設計了一種通過界面錨定策略精準調控單原子之間距離的通用方法，并利用該方法成功開發出新型高效催化劑——雙原子鐵催化劑。該催化劑在鋅-空氣電池中表現優異，性能超越貴金屬鉑。相關研究成果在線發表于《自然·通訊》雜志。
鋅-空氣電池也稱為鋅-氧空氣電池，是一種體積小、質量輕、適用溫度范圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環保電池。由于鋅-空氣電池的正極催化劑材料是貴金屬鉑，而貴金屬鉑的儲量有限、價格昂貴，因此鋅-空氣電池尚未實現大規模應用。“開發出能夠替代貴金屬鉑且性能優越的正極催化劑，是實現鋅-空氣電池推廣應用的關鍵。”論文共同通訊作者、安徽工業大學教授曾杰告訴記者。
在最新研究中，科研人員創造性地將化學刻蝕和氮源錨定的方法相結合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，并借助界面錨定策略實現了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調控。同時，他們還將該方法拓展應用到一系列非貴金屬催化劑中，制備出包括鐵、銅、鈷、鎳、鋅、錳等多種非貴金屬雙原子催化劑。
“我們將雙原子鐵催化劑應用在鋅-空氣電池的正極，用以替代傳統的鉑金屬催化劑。結果表明，這種雙原子鐵催化劑表現出優異的催化活性、耐復雜環境能力和長時穩定性。”曾杰說，用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅-空氣電池的功率密度高達190.6毫瓦每平方厘米，顯著優于傳統鉑催化劑組裝的鋅-空氣電池的功率密度。
曾杰表示，這項研究為開發用于鋅-空氣電池的低成本、高性能催化劑提供了新思路，隨著技術的不斷進步，鋅-空氣電池未來有望在能源領域發揮更加重要的作用。
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