银-氧化锰莫特-肖特基催化剂在增强型铝空气电池中实现氧气还原和碘酸钾还原的双重功能

《ACS Applied Energy Materials》：Silver–Manganese Oxide Mott–Schottky Catalyst for Dual-Function Oxygen and Potassium Iodate Reduction Reactions in Enhanced Aluminum–Air Batteries

铝空气电池因氧还原反应（ORR）动力学缓慢制约性能，本研究通过引入KIO3还原副反应打破ORR活性极限，设计碳支持Ag-MnOx/Mott-Schottky异质界面催化剂，同步提升ORR活性和碘酸还原效率，使电池最大功率密度达150.2 mW cm?2，超越商用Pt/C电池（130.6 mW cm?2），揭示异质界面调控多反应协同机制及Mott-Schottky效应的应用潜力。

　　

铝-空气（Al-air）电池具有出色的理论能量密度，并且利用了丰富的铝资源，但其发展主要受到阴极上氧还原反应（ORR）动力学缓慢的限制。传统方法致力于开发具有高催化活性和优异稳定性的非铂催化剂，但这些方法对性能的提升效果有限。为了解决这个问题，我们提出了一种策略，通过引入与ORR相关的额外还原反应来改善Al-air电池中阴极的动力学性能。这些额外反应在放电过程中提供了更多的电子，从而突破了阴极上ORR的活性限制。本研究设计并制备了一种基于碳载体的银-一氧化锰复合催化剂（记为Ag-MnO/NC），该催化剂具有Mott-Schottky异质界面，可用于双功能催化反应。这种工程化的界面不仅提升了ORR的性能，还通过构建高效的电子传输路径，促进了碘酸钾（KIO₃）向碘离子（I^–）的还原。得益于氧还原和KIO₃还原反应的同时进行，所制备的Al-air电池实现了150.2 mW cm^–2的最大功率密度，远高于商用20% Pt/C基电池的130.6 mW cm^–2。这项研究不仅深入探讨了Mott-Schottky效应在催化系统中的作用，还展示了通过引入额外的氧化还原反应来最大化金属-空气电池性能的潜力。