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鋅空氣電池（ZABs）的商業應用迫切需要尋找具有高活性和穩定性的雙功能無貴金屬電催化劑。

在此，南京工業大學邵宗平教授及南京信息工程大學卜云飛教授等人提出了一種可控雙界面工程概念，通過簡單的KMnO₄蝕刻和濕化學路線設計了一種具有兩個精心設計的界面（Ni₃FeN|MnO和MnO|CNTs）的無貴金屬雙功能催化劑。

MnO和Ni₃FeN之間的異質界面促進了表面反應過程中的電荷轉移速率，MnO和碳納米管 (CNTs) 載體之間的異質界面提供了有效的電子轉移路徑，而CNTs基底為氣體和電解液建立了自由擴散通道。

結果，Ni₃FeN相對OER的活性和MnO對 ORR的活性都得到了優化從而實現了優異的雙功能性。同樣，MnO表面上的 Ni₃FeN相抑制了Mn離子在充放電循環過程中溶解到電解液中，從而實現了優異的穩定性。

圖1. Ni₃FeN/MnO-CNTs催化劑的合成及表征

受益于雙界面的優勢，Ni₃FeN/MnO-CNTs催化劑表現出優異的ORR和OER催化活性，具有0.73 V的超低極化間隙 (ΔE) 以及更好的耐久性和快速反應動力學。

作為概念證明，具有Ni₃FeN/MnO-CNT的實用ZAB具有197 mW cm^-2的高功率密度和高達40 mA cm^-2的倍率性能及超過600次的卓越循環穩定性，優于基準Pt/C和RuO₂催化劑。這項工作提出了一種可控的雙界面工程概念用于調節電荷、電子和氣體的轉移，以實現ZAB的高效雙功能催化劑。

圖2. 基于該雙功能催化劑的ZAB的電化學性能

A Controllable Dual Interface Engineering Concept for Rational Design of Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Zinc-Air Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202105604

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邵宗平/卜云飛Small：設計鋅-空氣電池雙功能電催化劑的可控雙界面工程

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