基于Co4(SO4)4簇金属卟啉框架的CoM-NSC材料实现高效氧电催化

本研究针对锌空电池中氧还原（ORR）与氧析出（OER）反应动力学缓慢、依赖贵金属催化剂的问题，开发了基于Co4(SO4)4簇金属卟啉框架衍生的硫掺杂氮碳材料（CoM-NSC）。CoCo-NSC/CNT复合材料表现出卓越的双功能催化活性（ORR半波电位0.88 V，OER过电位286 mV），并展现出优异的锌空电池性能（峰值功率密度250 mW cm?2），为设计高效非贵金属电催化剂提供了新策略。

　　

研究人员通过热解新型Co₄(SO₄)₄簇基金属卟啉框架（Co₄-M-MOFs，M=Co/Zn），成功制备出双金属硫掺杂氮碳材料（CoM-NSC）。其中与碳纳米管复合的CoCo-NSC材料展现出卓越的双功能氧电催化性能：在0.1 M KOH中氧还原反应（ORR）半波电位达0.88 V（vs. RHE），在1.0 M KOH中氧析出反应（OER）过电位仅286 mV（10 mA cm^?2）。该材料同时具备优异的甲醇耐受性和长期稳定性。在锌空电池测试中，其峰值功率密度高达250 mW cm^?2，显著优于贵金属基准组合Pt/C+RuO₂（137 mW cm^?2）。该研究为设计高性能硫掺杂M–N–C电催化剂提供了创新合成策略，推动了非贵金属催化剂在能源转换领域的应用。