镍钴氧化物/钴氧化物电催化剂的三功能催化性能及其在可充电锌空气电池和水分解中的应用研究

为突破锌空气电池(ZABs)中氧析出反应(OER)、氧还原反应(ORR)和氢析出反应(HER)的动力学限制，研究人员通过水热-煅烧法制备了NCO/CO-500纳米花状电催化剂。该材料在1.0 M KOH中表现出卓越的三功能活性（OER η10=274 mV，ORR Eonset=0.93 V，HER η10=163 mV），并实现ZABs长达120小时的稳定放电，为低成本多功能电极设计提供了新思路。

　　

随着化石能源枯竭与环境问题加剧，开发高效可再生能源技术成为全球焦点。锌空气电池(ZABs)因其高达1086 Wh kg^?1的理论能量密度和环保特性备受关注，但其商业化受限于OER/ORR/HER等关键反应的缓慢动力学。传统贵金属催化剂（如Pt/C、IrO₂）虽性能优异，但高昂成本与稀缺性制约其大规模应用。为此，韩国国立研究基金会资助的研究团队通过创新材料设计，在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究成果，报道了一种具有三功能催化活性的NCO/CO-500电催化剂。

研究采用水热合成结合煅烧的技术路线，首先在120°C制备NCO-120纳米棒花状前驱体，随后通过500°C热处理获得球体环绕纳米棒的独特结构。通过FE-SEM、XRD等技术表征材料形貌，并采用三电极体系测试电化学性能。

Morphology and structural analyses
FE-SEM显示煅烧使纳米棒重构为球体环绕结构，这种分级孔隙体系显著提升比表面积。XRD证实材料由NiCo₂O₄和Co₃O₄两相组成，混合价态（Co²⁺/Co³⁺和Ni²⁺/Ni³⁺）增强了电子传导能力。

Electrochemical performance
在1.0 M KOH中，NCO/CO-500的OER过电位（η₁₀）仅274 mV，低于商用IrO₂（298 mV）。ORR测试显示其起始电位（E_onset）达0.93 V，半波电位（E_1/2）为0.76 V，接近Pt/C基准。HER性能（η₁₀=163 mV）同样优异，三功能活性源自双金属协同效应与快速电荷传输通道。

ZABs application
组装液态ZABs后，该催化剂实现1.48 V开路电压和120小时循环稳定性，功率密度达158 mW cm^?2，优于多数报道的非贵金属催化剂。

研究表明，NCO/CO-500中Ni-Co双金属的电子重构创造了丰富活性位点，而独特形貌加速了物质传输。这项工作不仅为ZABs提供了高性能低成本电极材料，更通过"结构-活性"关系阐释，为多功能催化剂设计建立了新范式。Ramakrishna Reddy Ayyaluri等强调，该策略可拓展至其他过渡金属体系，对推动可再生能源器件发展具有重要指导意义。