氧电催化是发展清洁和可持续能源转换/储存系统的一个重要方面。目前，人们在开发经济、高效、耐用的可逆反应双功能电催化剂仍然面临巨大的挑战。量身定制用于氧还原和析氧反应（ORR和OER）的孔结构和互不干扰的活性中心是获得理想的双功能催化剂的关键。

近日，韩国科学技术研究院（KIST）Jin Young Kim，韩国科学技术院（KAIST）Il-Doo Kim报道了开发了一种在掺氮碳纳米纤维（NCNF）上垂直生长的鞘状−核氮化钴（CoO_x@CoN_y）纳米棒组成的杂化材料。

文章要点

1）由金属Co₄N核和氧化表面组成的刷状CoO_x@CoN_y纳米棒在碱性介质中表现出优异的OER活性（在10 mA cm⁻²时，E=1.69V）。尽管纯NCNF或单一CoO_x@CoN_y的催化活性较差，但杂化材料具有显著提高的催化活性（在−3 mA cm⁻²时，E=0.78 V）。

2）实验与密度泛函理论（DFT）计算结果显示，具有氧化皮的CoO_x@CoN_y纳米棒的大比表面积提高了OER催化性能，而在CoO_x@CoN_y纳米棒与导电NCNF的界面处，可以很容易实现ORR中间体的吸附和界面电荷的快速转移。研究还发现，CoO_x@Con_y/NCNF催化剂中独立的催化活性中心在往返循环过程中不断再生并保持不受相互干扰，从而保证了所开发的Zn−空气电池的稳定运行。

研究结果将有助于设计高效、耐用的多相双功能催化剂。

参考文献

Ki Ro Yoon, et al, Hierarchically Assembled Cobalt Oxynitride Nanorods and N‑Doped Carbon Nanofibers for Efficient Bifunctional Oxygen Electrocatalysis with Exceptional Regenerative Efficiency, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c09905

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09905