发展具有高活性ORR和OER双功能的催化剂对于发展高性能的可充电Zn-空气电池非常重要。非贵金属单原子催化剂由于价格合理，能够高效率的利用金属原子，因此受到人们的广泛关注，但是目前高活性双功能非贵金属单原子催化剂非常罕见。

有鉴于此，北京科技大学秦明礼（Mingli Qin）、贾宝瑞（Baorui Jia）等报道发展了一种在纳米限域空间内进行硫-亚胺共聚合制备双功能Mo催化剂，这种Mo单原子催化剂具有O/S配位原子，配位结构表示为Mo-O₂S₂-C，单原子修饰在多孔多层空心纳米棒基底上。

本文要点：

(1)

这项工作首次发展了水热法进行S和油胺聚合的合成方法制备Mo-O₂S₂-C催化剂，实现了构建S/O共配位的Mo位点。这种原位纳米限域共聚合反应产生大量介孔结构。Mo-O₂S₂-C催化剂具有更加丰富的暴露催化位点，而且由于催化剂具有微孔、介孔、大孔结构有助于传质，同时催化位点的S/O共配位结构改善ORR反应中间体的吸附能，促进形成4e^- ORR中间体，因此显著提高催化活性。

(2)

Mo-O₂S₂-C催化剂的起始电压为0.860 V，ORR半波电位为0.810 V，而且对甲醇具有很好的容忍性。在各种Mo基催化剂中，其ORR性能处于最高的催化剂区间内，而且达到10 mA cm^-2电流密度的OER过电势仅为324 mV，Tafel斜率为67.3 mV dec^-1，实现了优异的双功能电催化活性。

(3)

将Mo-O₂S₂-C催化剂组装构建Zn-空气电池，最高的功率密度达到197.3 mW cm^-2，工作的稳定寿命达到50 h，比使用Pt/C和IrO₂组装的Zn-空气电池性能更好。

参考文献

Yongzhi Zhao, Zili Zhang, Luan Liu, Yong Wang, Tong Wu, Wanjun Qin, Sijia Liu, Baorui Jia*, Haoyang Wu, Deyin Zhang, Xuanhui Qu, Genggeng Qi, Emmanuel P. Giannelis, Mingli Qin*, and Shaojun Guo, S and O Co-Coordinated Mo Single Sites in Hierarchically Porous Tubes from Sulfur–Enamine Copolymerization for Oxygen Reduction and Evolution, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05247

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05247