还原氧化石墨烯负载钴氧化物纳米棒作为凝胶聚合物电解质基混合锌金属/空气电池的电催化剂材料

为解决锌空气电池(ZABs)中氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)动力学缓慢的问题，研究人员开发了还原氧化石墨烯(rGO)负载Co3O4纳米棒电催化剂。该材料在ORR中展现出4.8 mA cm?2的极限电流密度和0.85 V的起始电位，在OER中实现1.8 V@10 mA cm?2的析出电位。基于此组装的ZAB器件表现出150小时循环寿命和700 mA h gZn?1的比容量，显著优于纯Co3O4材料，为高能量密度储能器件开发提供新思路。

　　

这项突破性研究聚焦于提升锌空气电池(Zinc-air batteries, ZABs)的核心性能。科研人员巧妙设计了一种形似纳米棒的钴氧化物(Co₃O₄)催化剂，将其锚定在还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)基底上。这个"纳米棒-石墨烯"复合体系在测试中表现惊艳：不仅能高效驱动氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)，达到4.8 mA cm^?2的电流密度；还在氧析出反应(oxygen evolution reaction, OER)中仅需1.8伏电压就能产生10 mA cm^?2的电流。

更令人振奋的是，采用该材料的电池器件展现出马拉松式的续航能力——持续工作150小时完成450次充放电循环，每次循环仅需20分钟。其储能能力高达700毫安时每克锌(700 mA h g_Zn^?1)，把传统钴氧化物材料远远甩在身后。究其原因，石墨烯不仅为催化剂生长提供了理想温床，更通过提升导电性、扩大反应表面积、增加活性位点等方式，让催化效能产生"1+1>2"的协同效应。这项成果为开发下一代高安全、大容量的金属空气电池指明了新方向。