晶格失配应变引起的晶体局部原子排列的变化可以通过多种方式有效地调节Zn-空气电池（ZABs）电催化剂的性能，这得益于调节的电子结构影响了氧还原和析氧反应（ORR和OER）中形成的氧中间体的吸附能。然而，由于溶解、破坏等结构不稳定性导致的应变松弛，阻碍了应变工程在电催化领域的应用，导致其较差的ORR/OER耐久性。

为了解决上述应变催化剂的结构不稳定性问题，美国中佛罗里达大学杨阳教授，南方科技大学谷猛教授，得克萨斯大学奥斯汀分校Yuanyue Liu，俄勒冈州立大学Zhenxing Feng报道了设计了一种自支撑的CoF₂-CoS₂（CoFS）纳米多孔膜，其中使用少量的Cu来促进CoFS的相变，从而调节在两相界面上进行的晶格应变。

文章要点

1）CoS₂存在于所提出的Cu-CoFS的表面，作为ORR/OER的催化相。通过有效调节CoF₂-CoS₂的晶格失配和固有耦合引起的局域应变来调节催化用Co阳离子的电子构型。此外，Cu掺杂调节CoF₂-CoS₂的两相比例，这对调节两相界面上的晶格应变起到了至关重要的作用，研究人员还对CoF₂-CoS₂的晶格应变进行了研究。此外，先前的研究表明，该催化剂的纳米多孔结构可显著提高电化学性能，包括但不限于便于质量传输的开放通道，不添加任何添加剂以避免碳材料的干扰，以及与基底的强大附着力，从而降低了催化剂的欧姆电阻并增强了结构稳定性。总体而言，所提出的Cu-CoFS是建立应变、电子结构和催化活性之间关系的有利平台。它还可以确保在恶劣条件下长期使用ZABs时保持纳米结构的结构完整性。

2）作为概念验证，Cu-CoFS电催化剂对ORR和OER的起始电位分别为0.91 V和1.49 V，超过了商用Pt/C@RuO₂和基准的非铂族金属（non-PGMs）催化剂。采用Cu-CoFS催化剂的ZABs具有优良的充放电循环性能，在电流密度为10 mA cm^-2时的充放电间隙为0.5 V，在大电流密度为100 mA cm^-2时的充放电间隙为0.93 V，峰值功率密度为255 mW cm^-2。

参考文献

Z. Li, Q. Wang, X. Bai, M. Wang, Z. Yang, Y. Du, G. E. Sterbinsky, D. Wu, Z. Yang, H. Tian, F. Pan, M. Gu, Y. Liu, Z. Feng and Y. Yang, Doping-modulated Strain Control of Bifunctional Electrocatalysis for Rechargeable Zinc-

air Batteries, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D1EE01271A

https://doi.org/10.1039/D1EE01271A