雷永鹏/熊禹AFM：异质界面复合催化剂，助力锌-空气电池

合理设计和构建高效、廉价的双功能氧电催化剂是研制可充电锌-空气电池（ZABs）的重要前提。虽然锚定在N掺杂碳催化剂（Fe₁/NC）上的单原子Fe位点保证了高的氧还原反应（ORR）活性，但其原子分散的单活性中心同时催化析氧反应（OER）还有困难。

基于此，中南大学雷永鹏教授和熊禹教授等人报道了一种含Fe₁/NC和硒化物（(Fe, Co)Se₂）异质界面的复合催化剂（(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC）。所制备的(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC具有0.616 V的极窄电位隙，在碱性介质中的稳定性优于基准催化剂（Pt/C+RuO₂：0.720 V）。

通过DFT计算，作者研究了(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC催化剂对ORR/OER的电催化反应性。在外露的Fe₁/NC表面和异质界面结的(Fe, Co)Se₂(001)表面上，检测了不同基本步骤的反应自由能。

同时，作者还计算了理论过电位（η^ORR）来研究(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC催化剂的反应性。对于(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC催化剂上的Fe₁/NC，在pH=13的电解质条件下，OH*吸附形成的初级步骤为PDS，η^ORR为0.61 V。

此外，对于(Fe, Co)Se₂@Fe₁/NC催化剂上的(Fe, Co)Se₂，在相同条件下，OOH*转化为O*的第二基本步为PDS，η^ORR为1.14 V。

结果表明，在FeCoSe₂表面出现相当大的ORR很可能是由于O*中间体的表面重构和过度稳定造成的。需注意，由于Co-O和Fe-O的强相互作用，OOH*中间体在Co/Fe位点上吸附时容易发生离解，形成O*/OH*中间体。

因此，在ORR/OER过程中需要适度的吸附位点，以避免反应中间体（OH*、O*和OOH*）的直接解离和过度结合。

The Heterointerface between Fe₁/NC and Selenides Boosts Reversible Oxygen Electrocatalysis. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202300815.

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雷永鹏/熊禹AFM：异质界面复合催化剂，助力锌-空气电池

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