近日，安徽工業(yè)大學(xué)等單位的科研人員設(shè)計了一種通過界面錨定策略精準調(diào)控單原子之間距離的通用方法，并利用該方法成功開發(fā)出新型高效催化劑——雙原子鐵催化劑。該催化劑在鋅—空氣電池中表現(xiàn)優(yōu)異，性能超越貴金屬鉑。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
鋅—空氣電池是一種體積小、質(zhì)量輕、適用溫度范圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環(huán)保電池。其正極催化劑材料通常采用貴金屬鉑，而貴金屬鉑的儲量有限、價格昂貴，因此鋅—空氣電池尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。開發(fā)出能夠替代貴金屬鉑且性能優(yōu)越的正極催化劑，是實現(xiàn)鋅—空氣電池推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
研究人員創(chuàng)造性地將化學(xué)刻蝕和氮源錨定的方法相結(jié)合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，并借助界面錨定策略實現(xiàn)了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調(diào)控。他們將雙原子鐵催化劑應(yīng)用在鋅—空氣電池的正極，用以替代傳統(tǒng)的鉑金屬催化劑。結(jié)果表明，這種雙原子鐵催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、耐復(fù)雜環(huán)境能力和長時穩(wěn)定性。
用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅—空氣電池的功率密度高達190.6毫瓦每平方厘米，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鉑催化劑組裝的鋅—空氣電池的功率密度。該研究為開發(fā)用于鋅—空氣電池的低成本、高性能催化劑提供了新思路。
