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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(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而，ZAB的實(shí)際應(yīng)用受到了陰極上氧析出/還原反應(yīng)(OER/ORR)動(dòng)力學(xué)緩慢和高過(guò)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(wěn)定性顯著限制了ZAB的廣泛應(yīng)用。

近日，加利福尼亞大學(xué)陳少偉和深圳大學(xué)孫靈娜等利用ZIF-8作為模板以及氮和碳源，通過(guò)等離子體增強(qiáng)原子層沉積在其上沉積了Fe₃O₄層，隨后在1000 °C下受控?zé)峤鈱?dǎo)致形成高密度的Fe₃O_4-x團(tuán)簇，并在N摻雜的石墨碳骨架上產(chǎn)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(diǎn)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(zhì)中均表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR活性，具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和良好的甲醇耐受性，這明顯優(yōu)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(wěn)定充放電循環(huán)超過(guò)600小時(shí)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e₃O_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(diǎn)，并且產(chǎn)生的豐富氧空位增強(qiáng)了催化劑的導(dǎo)電性和電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。該工作的研究結(jié)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(dú)特優(yōu)勢(shì)，這也為制備其他高效的催化劑提供了技術(shù)指導(dǎo)。

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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