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蔣劍春院士/劉艷艷Adv. Sci.: 表面磷誘導的CoO與單片碳偶聯，用于準固態鋅空氣電池的高效空氣電極

鋅空氣電池（ZABs）空氣電極的發展面臨的一個挑戰是將活性位點嵌入碳中，這需要粉末和膜之間的裂縫和混合，導致制造和使用過程中的能源效率低下。

利用木材的天然孔隙率來創建通道并生產嵌入催化活性位點的碳板是非常有前途的策略，但目前還沒有涉及表面設計策略以同時考慮催化活性和環境友好性的成功案例。

在此，中國林科院林化所蔣劍春院士、鄭州大學劉艷艷等人報道了一種由表面磷誘導的CoO顆粒與桐木碳板結合組成的整體空氣電極（P-CoO@PWC-2）。

受益于自然傳輸通道的保留，P-CoO@PWC-2有利于構建三相界面結構，實現高效傳質和高導電性。該電極對氧還原反應 (ORR) 和析氧反應 (OER) 均表現出顯著的催化活性，且過電位間隙很小（E_OER ? E_ORR = 0.68 V）。

圖1. P-CoO@PWC的合成示意圖

DFT計算表明，在P-CoO@PWC-2表面上摻入P可以調節電子結構，促進水的解離和氧的活化，從而誘導催化活性。

用于準固態或水系ZAB的單片 P-CoO@PWC-2電極具有優異的比功率、低充放電電壓間隙（0.83 V）和長期循環穩定性（超過700次）。這項工作為將豐富的生物質轉化為高價值的能源相關工程產品提供了新的途徑。

圖2. 以 P-CoO@PWC-2作為整體空氣電極的準固態ZABs的性能

Surface Phosphorus-Induced CoO Coupling to Monolithic Carbon for Efficient Air Electrode of Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101314

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蔣劍春院士/劉艷艷Adv. Sci.: 表面磷誘導的CoO與單片碳偶聯，用于準固態鋅空氣電池的高效空氣電極

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