用于锌-空气电池的新型高效催化剂面世

科技日报北京1月5日电 （记者陆成宽）记者5日获悉，来自安徽工业大学等单位的科研人员设计了一种通过界面锚定策略精准调控单原子之间距离的通用方法，并利用该方法成功开发出新型高效催化剂——双原子铁催化剂。该催化剂在锌-空气电池中表现优异，性能超越贵金属铂。相关研究成果在线发表于《自然·通讯》杂志。

锌-空气电池也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、质量轻、适用温度范围宽、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。由于锌-空气电池的正极催化剂材料是贵金属铂，而贵金属铂的储量有限、价格昂贵，因此锌-空气电池尚未实现大规模应用。“开发出能够替代贵金属铂且性能优越的正极催化剂，是实现锌-空气电池推广应用的关键。”论文共同通讯作者、安徽工业大学教授曾杰告诉记者。

在最新研究中，科研人员创造性地将化学刻蚀和氮源锚定的方法相结合，制备出高纯度的双原子铁催化剂，并借助界面锚定策略实现了对相邻两个铁原子之间距离的精准调控。同时，他们还将该方法拓展应用到一系列非贵金属催化剂中，制备出包括铁、铜、钴、镍、锌、锰等多种非贵金属双原子催化剂。

“我们将双原子铁催化剂应用在锌-空气电池的正极，用以替代传统的铂金属催化剂。结果表明，这种双原子铁催化剂表现出优异的催化活性、耐复杂环境能力和长时稳定性。”曾杰说，用这种双原子铁催化剂组装的锌-空气电池的功率密度高达190.6毫瓦每平方厘米，显著优于传统铂催化剂组装的锌-空气电池的功率密度。

曾杰表示，这项研究为开发用于锌-空气电池的低成本、高性能催化剂提供了新思路，随着技术的不断进步，锌-空气电池未来有望在能源领域发挥更加重要的作用。