王定胜/雷永鹏Angew.: Fe-Se原子对作为双功能氧电催化剂，构建出低温可充电锌-空气电池

可持续和清洁能源的发展需要新能源技术的重大突破，如水电解装置、燃料电池和金属-空气电池。可充电锌-空气电池(ZABs)因其高能量密度(1086 Wh kg⁻¹)、天然锌储量丰富、低成本和高安全性而引起了广泛的关注。然而，当温度低于0°C时，由于电催化反应的动力学减缓和极高的O=O键能(498 kJ mol⁻¹)，ZABs的性能严重下降。这些问题主要是由于缺乏高效、稳定的双官能电催化剂，能够同时加速氧还原反应(ORR)和析氧化反应(OER)，并且具有优异的耐久性。

近日，清华大学王定胜和中南大学雷永鹏等通过粒子原子化策略成功地将Se引入到Fe基单原子催化剂中,建了原子对电催化剂(Fe-Se/NC)。所得的Fe-Se/NC具有显著的双功能氧催化性能，其电位差低至0.698 V，远优于铁基单原子催化剂。

此外，硒的引入可以通过非常规的p−d轨道杂化来调控铁位点的电子结构和微环境，从而优化了ORR/OER过程中活性位点与中间体之间的吸附/解吸行为。

因此，利用Fe-Se/NC组装的Zn-空气电池(ZABs-Fe-Se/NC)在25 °C下能够以20 mA cm⁻²的电流密度稳定充/放电200 h(1090个循环)，是ZABs-Pt/C+Ir/C的6.9倍。

该电池还具有优异的低温适应性，即使在−40℃下，在1 mA cm⁻²下能够充/放电741 h(4041次循环)，是ZABsPt/C+Ir的11.7倍；ZABs-Fe-Se/NC甚至可以在-40℃时以5 mA cm⁻²的电流密度充/放电133 h(725个循环)，证明ZABs-Fe-Se/NC具有优异的循环性能。综上，该项工作表明原子对位点作为双功能电催化剂能有利于促进电催化反应，具有应用于实际的巨大潜力。

Synergistic Fe-Se Atom Pairs as Bifunctional Oxygen Electrocatalysts Boost Low-Temperature Rechargeable Zn-Air Battery. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202219191

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王定胜/雷永鹏Angew.: Fe-Se原子对作为双功能氧电催化剂，构建出低温可充电锌-空气电池

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