超疏水核壳催化剂协同增强锌空电池氧还原动力学的突破性研究

为解决锌空电池(ZABs)在气-固-液三相体系中反应动力学迟滞、功率输出低等制约商业化应用的难题，研究人员创新性地将核壳异相催化物种与超疏水特性相结合，开发出H─CoFe─CNT催化剂。该催化剂通过金属碳化物@金属核壳结构调控催化位点电子态，将ORR半波电位提升至0.909 V，OER过电位降至307 mV；其超疏水特性（接触角>150°）构建丰富三相界面，使液态ZAB峰值功率密度达255 mW cm?2，准固态ZAB更突破610 mW cm?2，为高功率密度ZAB研发提供新范式。

　　

这项研究犹如为锌空电池(ZABs)装上了"涡轮增压器"——科学家们巧妙设计出具有超疏水特性的核壳结构催化剂H─CoFe─CNT。这种在空心立方碳笼上生长碳纳米管的"纳米建筑师"作品，内部嵌藏着Fe_2.5C@Fe/CoFe异相催化物种，就像微型"电子泵"般重塑电荷分布，将氧还原反应(ORR)的能垒大幅降低，半波电位飙升至0.909 V的行业新高度。更妙的是，其表面150°以上的超疏水特性如同给催化剂穿上"防水服"，在空气阴极形成密集的气泡状三相反应界面，使氧气分子像跳伞运动员般精准降落在活性位点。这种"双管齐下"的策略让液态锌空电池爆发255 mW cm^?2的强劲动力，而柔性准固态版本更是创下610 mW cm^?2的惊人记录，堪比给可穿戴设备装上"微型发电站"。这项研究不仅为高功率能源器件开辟新道路，更展示了界面工程与电子结构调控的完美联姻。