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鋅-空氣電池(ZAB)由于具有鋅源豐富，成本低，安全性高，且具有高理論能量密度等優點，越來越受到人們的關注。然而，ZAB的實際應用受到了陰極上氧析出/還原反應(OER/ORR)動力學緩慢和高過電位的阻礙。雖然貴金屬基納米顆粒(如Pt、Pd、Ru和Ir)已成為ORR/OER、的首選電催化劑，但其自然稀缺性、高成本和低穩定性顯著限制了ZAB的廣泛應用。

近日，加利福尼亞大學陳少偉和深圳大學孫靈娜等利用ZIF-8作為模板以及氮和碳源，通過等離子體增強原子層沉積在其上沉積了Fe₃O₄層，隨后在1000 °C下受控熱解導致形成高密度的Fe₃O_4-x團簇，并在N摻雜的石墨碳骨架上產生大量氧空位(Fe₃O_4-x/NC-1000)。

陳少偉/孫靈娜Small Methods：具有大量活性位點的Fe3O4-x/NC-1000高效電催化ORR

所制備的Fe₃O_4-x/NC-1000催化劑在堿性和酸性介質中均表現出優異的ORR活性，具有長期穩定性和良好的甲醇耐受性，這明顯優于在其他溫度下制備的樣品。此外，以Fe₃O_4-x/NC-1000作為空氣陰極催化劑的鋅-空氣電池具有高比容量(691 mA h g^-1)，功率密度為158 mW cm^-2，以及在5 mA cm^-2下具有出色的耐久性和2000次穩定充放電循環超過600小時。

實驗結果表明，Fe₃O_4-x/NC-1000顯著的ORR活性和鋅-空氣電池性能歸因于Fe₃O_4-x均勻分散摻雜到石墨碳框架中，從而獲得高密度和完全暴露的活性位點，并且產生的豐富氧空位增強了催化劑的導電性和電子轉移動力學。該工作的研究結果突出了原子層沉積在制備鋅-空氣電池高性能催化劑中的獨特優勢，這也為制備其他高效的催化劑提供了技術指導。

Defective Fe₃O_4-x Few-Atom Clusters Anchored on Nitrogen-Doped Carbon as Efficient Oxygen Reduction Electrocatalysts for High-Performance Zinc-Air Batteries. Small Methods, 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200207

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