可充電鋅空氣電池（ZABs）因其能量密度高（1084 Wh kg-1）、成本低、環境和諧和安全性優越而被普遍認為是下一代能源存儲和轉換系統之一。目前，雖然通過令人印象深刻的材料設計（如摻雜、界面工程、晶體缺陷調控）開發雙功能電催化劑以促進空氣陰極中遲緩的氧還原和氧析出反應（ORR/OER）仍是研究重點，但其性能的提高已逐漸接近瓶頸階段。鑒于此，本篇文章通過聚合物輔助策略制備了一種外場響應型光熱電催化劑，該催化劑含有與N-KB均勻穩定復合的三元 Ni0.5Mn0.5Fe2O4 納米粒子（NPs）（記為 Ni0.5Mn0.5Fe2O4 /N-KB），可顯著提高實用 ZAB 的綜合性能。在外部光的輔助下，該催化劑的電催化性能得到了顯著提升。這項研究為利用外場響應型電催化劑實現先進可再生能源轉換和存儲設備的動力學促進作用展示了創新的前景。
圖一 Ni0.5Mn0.5Fe2O4/N-KB納米粒子的合成以及光熱輔助ZAB 示意圖
這項研究強調了外場響應式三元電催化劑的實現和機理。具體而言，通過聚合物輔助方法制備了穩定的 Ni0.5Mn0.5Fe2O4/N-KB (圖一)，表現出令人信服的光熱效應，可實現工作電極的瞬間和局部加熱，從而避免了以往無法避免的不良副反應和能量浪費。通過光熱效應，電催化活性得到提高，ΔE 僅有0.618 V。令人鼓舞的是，Ni0.5Mn0.5Fe2O4/N-KB 的可充電液相 ZABs的峰值功率密度高達 319 mW cm-2，并能在10-100 mA cm-2電流密度下可穩定循環。此外，光熱促進的柔性 ZAB在不同的工作條件下(尤其是變形和低溫條件下)都能提供全面的優異性能。DFT 和原位拉曼研究進一步揭示了潛在機理。總之，這項研究中外場促進電催化的深刻見解為設計和利用各種領域的高性能催化劑開辟了一條誘人的途徑。
該成果以“External Field-Responsive Ternary Non-Noble Metal Oxygen Electrocatalyst for Rechargeable Zinc-Air Batteries”為題發表在Advanced Materials期刊（IF=29.4，SCI一區）上。溫州大學為第一通訊單位，化材學院研究生顧凡、郭文改為共同第一作者，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士、溫州大學潘霜副教授、陳亦皇教授和王舜教授為共同通訊作者。該工作受到中國自然科學基金（No. 52331009、62104170和22109120）、浙江省自然科學基金（LY23F040001和LQ21B030002）的資助。
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https://doi.org/10.1002/adma.202313096
