硫酸盐修饰氮掺杂Co3O4多孔超薄纳米片：高效双功能氧电催化剂助力可充电锌空气电池

研究人员开发了一种新型双功能电催化剂N-Co3O4-SO4，通过氮掺杂和原位硫酸盐(SO42?)修饰协同提升尖晶石氧化物的OER/ORR活性。该催化剂具有超薄多孔结构，理论模拟揭示SO42?与含氧中间体形成氢键作用，结合氮掺杂降低质子化能垒，使ΔE低至0.66V，优于RuO2+Pt/C体系，在液态和柔性固态锌空气电池中展现出卓越的功率密度和稳定性。

　　

尖晶石氧化物因其结构可调性和本征催化活性，在氧析出反应(OER)和氧还原反应(ORR)领域备受关注。这项研究巧妙设计出氮掺杂硫酸盐修饰的Co₃O₄超薄纳米片(N-Co₃O₄-SO₄)，其丰富的微孔/介孔结构为催化反应提供了高速公路般的物质传输通道。理论计算揭开了性能增强的魔法：表面SO₄^2?像分子胶水般与反应中间体形成恰到好处的氢键，配合氮原子掺杂的电子调控，显著降低了质子转移的"过路费"。这种协同效应使催化剂在10mA cm^?2电流密度下，OER与ORR半波电位差(ΔE)仅0.66V，把贵金属组合RuO₂+Pt/C(0.71V)甩在身后。更令人振奋的是，装载该催化剂的锌空气电池不仅功率输出强劲，还展现出橡皮糖般的柔韧稳定性，为下一代可穿戴能源器件铺平了道路。