锌空气电池要真正落地,绕不开充放电两端的氧催化瓶颈:放电时的氧还原与充电时的析氧动力学均迟缓,铂碳、氧化钌等贵金属催化剂又贵又不耐久。单原子催化剂原子利用率高,却难以提供含金属-金属键的多位点反应路径;介于单原子与纳米颗粒之间的全暴露团簇催化剂虽兼具两者优势,小团簇却易团聚,电子结构也难以借助载体精准调控。如何让团簇稳定锚定在载体上,并让不同位点各司其职地催化ORR与OER,始终缺乏清晰的原子级答案。
黑龙江大学邹金龙、蒋保江、上海师范大学Shan Hu与哈尔滨工业大学王振波等研究者报道了一种Janus型双功能催化剂:在Co2P纳米晶上锚定全暴露原子层级Ni团簇(NiAC-Co2P),借助电子金属-载体相互作用重塑界面电荷分布并微调d带中心,实现ORR与OER的双位点分工催化。Ni-P-Co桥降低ORR中*OOH生成能垒,将半波电位推至0.90 V;全暴露Ni团簇承担OER中*O到*OOH转化,10 mA cm⁻²下过电位仅260 mV,双功能电位差0.59 V。operando同步辐射X射线吸收谱捕捉到ORR中Ni-P配位可逆调制与瞬态Ni-O键,以及OER中Ni团簇向类NiOOH物种的原位转变。装成锌空气电池后,峰值功率密度199.8 mW cm⁻²,稳定循环超1400小时。相关成果发表在*Angew. Chem. Int. Ed.*上.
