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AFM：1+1>2！Co-SAs/SNPs@NC高效催化ORR，助力Zn-空氣電池

開發具有高催化活性和良好穩定性的、含量豐富的氧還原反應（ORR）催化劑用于實際金屬-空氣電池仍然是一個巨大的挑戰。

近日，新加坡南洋理工大學Xuehong Lu和Zheng Liu、海南大學Yipu Liu（共同通訊作者）等人報道了一種高效耐用的ORR催化劑（Co-SAs/SNPs@NC），該催化劑由Co-N₄基團形式的原子分散Co單原子（Co-SAs）和共錨定在氮摻雜多孔碳納米籠（Co-SAs）上的小Co納米顆粒（Co-SNPs）組成。

由于Co-SAs和Co-SNPs的協同作用以及碳基體石墨化程度的提高，使得催化劑的防腐蝕能力被增強。

同時，制備的Co-SAs/SNPs@NC催化劑在堿性介質中表現出優異的ORR活性和顯著的穩定性，優于Co-SAs基催化劑（Co-SAs@NC）和基準Pt/C催化劑。

通過密度泛函理論（DFT）計算表明，Co-SNPs與Co-N₄位點之間的強相互作用可以提高Co-SAs/SNPs@NC中活性Co原子的價態，調節ORR中間體的吸附自由能，從而促進O₂的還原。

此外，作者還介紹了用Co-SAs/SNPs@NC催化劑組裝的實用Zn-空氣電池的最大功率密度為223.5 mW cm^-2，在電流密度為50 mA cm^-2下其比容量達到了742 Wh kg^-1，并且具有優異的循環穩定性。

Understanding the Synergistic Effects of Cobalt Single Atoms and Small Nanoparticles: Enhancing Oxygen Reduction Reaction Catalytic Activity and Stability for Zinc-Air Batteries. Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202104735.

https://doi.org/10.1002/adfm.202104735.

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