电子转移策略调控MOFs衍生Ag/MnO1.1@C电子构型实现高性能钾氧电池催化剂

为解决钾氧（K-O2）电池循环寿命短、反应动力学缓慢的问题，研究人员通过煅烧MnAg-MOFs前驱体设计出Ag/MnO1.1@C复合催化剂。该材料通过界面电子转移优化表面电荷分布，显著提升氧还原（ORR）和析氧（OER）活性，最终实现2328 mAh g?1的初始放电容量及145次稳定循环，为高能量密度储能系统提供新策略。

　　

随着社会经济高质量发展，高能耗设备对储能系统提出更高要求，但现有锂离子电池因能量密度不足难以满足需求。金属-空气电池凭借其高理论能量密度和绿色特性成为研究热点，其中钾氧（K-O₂）电池因钾资源丰富、单电子反应动力学快而备受关注。然而，电解液分解、氧传输速率低等问题导致其循环性能差，亟需开发高效催化剂。

为解决上述问题，国内某研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，通过煅烧MnAg-MOFs前驱体制备了Ag/MnO_1.1@C复合催化剂。该材料结合了锰基氧化物的多价态特性与银的导电优势，通过界面电子转移重构表面电子结构，显著提升了ORR/OER双功能催化活性。研究采用X射线光电子能谱（XPS）和电化学阻抗谱（EIS）等技术证实了电子再分布效应，并通过扫描电镜（SEM）观察到材料的多孔链状结构有利于放电产物存储。

Results and discussion

1. 材料设计与表征：SEM显示700°C煅烧后材料形成多孔链状结构，XPS证实Ag与MnO_1.1间的电子转移诱导表面电荷重排，氧空位作为活性位点增强O₂吸附。
2. 电化学性能：Ag/MnO_1.1@C在200 mAh g^?1限容条件下实现145次稳定循环，过电位显著降低，归因于ORR/OER能垒的协同降低。
3. 机理分析：电子转移加速K⁺与O₂^?结合，促进KO₂可逆生成与分解，链状结构则为放电产物提供充足存储空间。

Conclusions
该研究通过MOFs衍生策略构建的Ag/MnO_1.1@C复合催化剂，利用Ag-MnO耦合效应优化电子传输路径，结合氧空位调控反应能垒，最终实现K-O₂电池的高容量与长循环性能。这一成果为设计高效金属-空气电池催化剂提供了新思路，推动高能量密度储能系统发展。