近日，材料学院研究团队在《应用催化B-环境》发表满足可充放电锌-空气电池需要的双效催化剂的高水平论文。

可充放锌空电池在放电时，阴极发生氧还原反应（ORR），而在充电过程中发生氧析出反应（OER），因此可充放电池对阴极催化剂的要求更加苛刻，要求催化剂同时具有氧还原和氧析出的双效功能。传统的贵金属催化剂如Pt和Ir催化性能单一，不能同时兼具ORR和OER的双功能性，而且价格十分昂贵，阻碍了可充放锌空电池中的商业化应用。

针对上述问题，澳门·永利集团3044材料学院李光研究员团队采用同轴静电纺的方法，将钴（Co），氮（N）和硫（S）引入到多孔中空碳纳米纤维中（HPCNF），经过热处理之后，成功制备了含有Co₉S₈纳米颗粒、N和S共掺杂的中空碳纳米纤维（Co₉S₈-NSHPCNF）（图1）。

图1催化剂形貌和元素分析

图2基于Co₉S₈-NSHPCNF的锌空气电池性能

由于Co₉S₈纳米粒子与HPCNF之间的协同作用，较高的比表面积、多孔和中空结构、N和S的掺杂以及良好的导电性，制备出来的Co₉S₈-NSHPCNF对ORR和OER同时表现出优良的催化性能和耐久性。以Co₉S₈-NSHPCNF为空气阴极组装的锌空气电池放电峰值功率密度(113 mW cm^-2)高于Pt/C (80 mW cm^-2)，循环稳定性优良（图2）。

相关研究成果以题为“Co₉S₈ nanoparticles embedded in multiple doped and electrospun hollow carbonnanofbers as bifunctional oxygen electrocatalysts for rechargeable zinc-air battery”发表在期刊《Applied Catalysis B:  Environmental》（影响因子14.229）上，该论文第一作者为材料学院博士生彭威。该研究成果得到了中国石化股份有限公司资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/search/advanced?qs=Co9S8&pub=Applied%20Catalysis%20B%3A%20Environmental&cid=271347