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Chem. Eng. J.: 調控MnSxO2-x /MnCo2S4界面活性中心以提高中性電解質中OER和鋅-空氣電池性能

調控異質結構電催化劑中的界面是提高電催化性能的最佳策略，但對活性中心的精確調控仍然極具挑戰性。

華南理工大學唐正華、香港科技大學Francesco Ciucci等報道了一種新型MnS_xO_2-x/MnCo₂S₄異質結構電催化劑的簡單策略，通過控制MnS_xO_2-x表面的S/O原子比來微調活性中心的密度和結構，使得催化劑具有優異的電催化OER性能。

MnS_xO_2-x/MnCo₂S₄異質結構的形態結構、晶格、化學成分和電子態可以通過優化S/O的化學計量比來調節。例如，MnS_0.1O_1.9/MnCo₂S₄(x= 0.1)保持完整的納米棒狀結構，具有高密度的異質界面。MnS_0.1O_1.9/MnCo₂S₄在半電池反應和ZAB中均顯示出優異的OER性能。

特別是在中性條件下進行OER反應，MnS_0.1O_1.9/MnCo₂S₄具有比IrO₂(492 mV，340 Ω和1.24 mF cm^-2)更低的過電位(414 mV@ 10 mA cm^-2)、電荷轉移電阻(282 Ω)和更高的ECSA (1.99 mF cm^-2)值。另外，MnS_0.1O_1.9/MnCo₂S₄作為中性ZAB的OER 催化劑顯示出2.15 V的低充電電壓并保持卓越的循環穩定性。

DFT計算表明，與Co-Co或Mn位點相比，Mn-Co位點對含氧中間體具有合適的親和力。MnCo₂S₄向氧化的CoMnO轉化產生拉伸應變，使O*中間體不穩定，導致O*和OOH*之間的能量差降低，從而降低過電位。

這項工作提供了一種通過設計異質結構界面的電子結構和應變來提高OER性能的新策略，并為開發高性能和耐用的異質結構電催化劑開辟了一條新途徑，用于OER、神經電解質中的金屬-空氣電池等.

Tailoring the interfacial active Center of MnS_xO_2-x/MnCo₂S₄ heterostructure to boost the performance for oxygen evolution reaction and Zn-air batteries in neutral electrolyte. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131966

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