锌-空气电池也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。由于其优质性能，被专家们认为是装备电动汽车等产品的理想动力电源。
就在近日，安徽工业大学曾杰教授、刘明凯教授，联合中国科学技术大学李洪良副教授设计了一种通过界面锚定策略精准调控单原子之间距离的通用方法，并利用该方法成功开发出新型高效催化剂——双原子铁催化剂。该催化剂在锌-空气电池中表现优异，性能超越贵金属铂。相关研究成果在线发表于《自然·通讯》杂志。
由于锌-空气电池的正极催化剂材料是贵金属铂，而贵金属铂的储量有限且价格昂贵，导致锌-空气电池尚未实现大规模应用。因此，开发出能够替代贵金属铂且性能优越的正极催化剂，实现锌-空气电池推广应用尤为重要。
针对上述难题，科研人员创造性地将化学刻蚀和氮源锚定的方法相结合，制备出高纯度的双原子铁催化剂，并借助界面锚定策略实现了对相邻两个铁原子之间距离的精准调控。同时，他们还将该方法拓展应用到一系列非贵金属催化剂中，制备出包括铁、铜、钴、镍、锌、锰等多种非贵金属双原子催化剂。
实验证明，这种双原子铁催化剂表现出优异的催化活性、耐复杂环境能力和长时稳定性。用这种双原子铁催化剂组装的锌-空气电池的功率密度高达190.6毫瓦每平方厘米，显著优于传统铂催化剂组装的锌-空气电池的功率密度。
新型高效催化剂的成功研发是能源技术领域的一次重要突破。这项研究为开发用于锌-空气电池的低成本、高性能催化剂提供了新的思路。未来，随着技术的不断优化升级，锌-空气电池有望在更多领域发挥更加重要的作用。
素材来源：科技日报
