尽管高效、耐用的多功能催化剂具有诱人的纳米结构，其在下一代可充电金属-空气电池和水分解装置的应用仍具有挑战性。

近日，韩国全北国立大学Joong Hee Lee，Do Hwan Kim报道了首次通过一种简单、可扩展、低成本的热解方法合成了一种新型锚定在氮掺杂石墨烯的铜钼氧氮化物（CuMo₂ON@NG）。

文章要点

1）合理设计的CuMo₂ON被包裹在NC壳层中，锚定在NG基体中，增强了氧还原/析氧反应（ORR/OER）和析氢反应(HER)的电活性中心，并促进了电子传输。优化后的CuMo₂ON@NG表现出出色的三功能催化活性，优于基准Pt/C和RuO₂催化剂。

2）第一性原理计算表明，CuMo₂ON@NG优异的催化活性归功于活性CuMo₂ON纳米粒子、掺杂N物种和石墨碳之间的协同电子转移。同时，在CuMo₂ON@NG纳米杂化材料中，氧中间体在CuMo₂ON晶格上的形成是获得ORR和OER催化活性的高速率决定步骤。

3）实验结果显示，基于CuMo₂ON@NG空气阴极的可充电准固态锌-空气电池可提供736 mAh g_zn^-1的超高比容量，800.75 Wh kg^-1的出色能量密度，176.3 mW cm^-2的创纪录功率密度，以及出色的可逆性（在10 mA cm^-2下为330 h）。此外，基于CuMo2ON@NG的水分解装置在1.49 V的电池电压下获得了10 mA cm⁻²的电流密度，同时，在电流密度为100 mA cm⁻²时，具有120 h的出色可逆性，优于基准Pt/C|IrO₂（10 mA cm⁻²时约1.53 V）和已报道的最新催化剂。

参考文献

Jayaraman Balamurugan, Thanh Tuan Nguyen, Nam Hoon Kim, Do Hwan Kim and Joong Hee Lee, Novel CuMo-oxynitride@N-doped graphene core-shell nanohybrid as multifunctional catalysts for rechargeable zinc-air batteries and water splitting, Nano  Energy, (2020)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105987

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105987