等离子体合成Ru溶出RCO-NVG异质结：高性能柔性锌空气电池的一体化双功能阴极

（编辑推荐）本研究通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）一步法构建了Ru掺杂二氧化铈（RCO）纳米纤维锚定氮掺杂垂直石墨烯（NVG）的异质结催化剂（Ru@RCO-NVG）。该结构通过界面电子重分布显著降低氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）能垒，实现370 mV@10 mA cm?2的OER过电位和0.86 V的ORR半波电位，其组装的柔性锌空气电池（ZABs）功率密度达286.1 mW cm?2，超越商用Pt/C-IrO2催化剂，为下一代能源转换技术提供新策略。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，实现了氮掺杂垂直石墨烯（NVG）阵列在Ru掺杂二氧化铈（RCO）纳米纤维上的原位生长。过程中Ru纳米颗粒从RCO晶格中自发溶出，形成独特的Ru@RCO-NVG异质结构。密度泛函理论（DFT）计算表明，该异质结通过界面电子重分布显著降低OER/ORR能垒，其OER过电位（370 mV@10 mA cm^?2）和ORR半波电位（0.86 V）均优于商业催化剂。

Structure and morphology characterization

图1(a)展示了Ru@RCO-NVG异质结的等离子体辅助合成路径：首先通过静电纺丝法制备Ce_0.85Ru_0.15O_2?δ（RCO）纳米纤维，随后在450°C下利用射频（RF）PECVD使乙腈蒸气产生碳氮自由基，定向生长NVG阵列并同步驱动Ru纳米颗粒的原位溶出。

Conclusions

总结而言，PECVD策略快速构建的NVG修饰RCO纳米纤维异质结，通过限域稳定原位溶出的Ru纳米颗粒，最大化活性位点暴露，同时氧空位工程与三维分级电荷/质量传输通道协同加速离子传输和O₂吸附/脱附动力学，为柔性锌空气电池（ZABs）提供了高效耐用的空气阴极解决方案。