蒋剑春院士/刘艳艳Adv. Sci.: 表面磷诱导的CoO与单片碳偶联，用于准固态锌空气电池的高效空气电极

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蒋剑春院士/刘艳艳Adv. Sci.: 表面磷诱导的CoO与单片碳偶联，用于准固态锌空气电池的高效空气电极
锌空气电池（ZABs）空气电极的发展面临的一个挑战是将活性位点嵌入碳中，这需要粉末和膜之间的裂缝和混合，导致制造和使用过程中的能源效率低下。
利用木材的天然孔隙率来创建通道并生产嵌入催化活性位点的碳板是非常有前途的策略，但目前还没有涉及表面设计策略以同时考虑催化活性和环境友好性的成功案例。
在此，中国林科院林化所蒋剑春院士、郑州大学刘艳艳等人报道了一种由表面磷诱导的CoO颗粒与桐木碳板结合组成的整体空气电极（P-CoO@PWC-2）。
受益于自然传输通道的保留，P-CoO@PWC-2有利于构建三相界面结构，实现高效传质和高导电性。该电极对氧还原反应 (ORR) 和析氧反应 (OER) 均表现出显著的催化活性，且过电位间隙很小（EOER − EORR = 0.68 V）。
蒋剑春院士/刘艳艳Adv. Sci.: 表面磷诱导的CoO与单片碳偶联，用于准固态锌空气电池的高效空气电极
图1. P-CoO@PWC的合成示意图
DFT计算表明，在P-CoO@PWC-2表面上掺入P可以调节电子结构，促进水的解离和氧的活化，从而诱导催化活性。
用于准固态或水系ZAB的单片 P-CoO@PWC-2电极具有优异的比功率、低充放电电压间隙（0.83 V）和长期循环稳定性（超过700次）。这项工作为将丰富的生物质转化为高价值的能源相关工程产品提供了新的途径。
蒋剑春院士/刘艳艳Adv. Sci.: 表面磷诱导的CoO与单片碳偶联，用于准固态锌空气电池的高效空气电极
图2. 以 P-CoO@PWC-2作为整体空气电极的准固态ZABs的性能
Surface Phosphorus-Induced CoO Coupling to Monolithic Carbon for Efficient Air Electrode of Quasi-Solid-State Zn-Air Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101314

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