为了满足可充电Zn−空气电池和电催化整体水分解（EOWS）的应用需求，开发高效、经济、耐用的析氢（HER）、析氧（OER）和还原反应（ORR）三功能催化剂至关重要，但同时具有挑战性。

近日，云南大学胡广志教授，浙江海洋大学周英棠教授，安徽理工大学Lei Zhang报道了提出了界面工程的概念和纳米级的空心设计，成功制备了一种Co/MoC纳米颗粒嵌入的N掺杂纳米碳盒。

文章要点

1）研究人员以均一分子筛咪唑骨架纳米立方体为原料，通过共形多巴胺−Mo层包覆和后续热解处理，构建了三功能电催化剂。

2）Co@IC/MoC@PC催化剂表现出优异的电化学比性能，其正半波电位为0.875 V，极限电流密度为5.89 mA/cm²。

3）实验结果显示，基于Co@IC/MoC@PC电催化剂的可充电Zn−空气电池的比容量高达728 mAh/g，峰值功率密度高达221 mW/cm²，开路电压高达1.482 V，充放电电压间隙低达0.41 V。此外，在1 M KOH溶液中，Co@IC/MoC@PC电催化剂用于OER和HER时，在电流密度为10 mA/cm²下的过电位分别为277 mV和68 mV，而EOWS的工作电位为1.57 V。

4）紫外光电子能谱和密度泛函理论计算表明，Co/MoC界面协同促进了电荷转移，从而促进了电催化ORR/OER/HER过程。

这种催化剂的设计理念可以为构建面向各种能量转换和存储设备的优秀的三功能催化剂提供一些有趣的指导。

参考文献

Lei Zhang, et al, Co/MoC Nanoparticles Embedded in Carbon Nanoboxes as Robust Trifunctional Electrocatalysts for a Zn−Air Battery and Water Electrocatalysis, ACS Nano

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03766