可充电锌-空气离子电池具有安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等优点，其中空气电极中的氧气电催化剂是技术的关键。研究表明，碳材料负载的单原子催化剂对于氧还原（ORR）与氧析出反应（OER）具有较好性能表现。近日，深圳大学赵伟课题组报道了一种利用原子-界面调控的方法，合成了氮/硫掺杂的多孔碳担载的铁/钴双位点单原子催化剂，用作空气电极材料实现了优异的锌-空气电池循环充放电性能。通过多种实验表征技术并结合理论计算，确定了非对称配位的Fe-(N2S)和Co-(N2S)结构提高了电荷转移效率，降低了反应能垒，提升了ORR和OER反应动力学性能，具体情况：ORR的半波电位为879mV，OER的过电位为210mV（j=10mA/cm3）。该研究通过调控单原子活性位点的微环境并同时掺杂第二种金属单原子形成协同双催化效应，达到了优化ORR和OER反应并提升锌-空气离子电池性能的目的，为单原子双催化中心的协同作用相关研究提供了借鉴。

该研究成果以“Simultaneously Engineering the Synergistic-Effects and Coordination-Environment of Dual-Single-Atomic Iron/Cobalt-sites as a Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for Rechargeable Zinc-Air Batteries”为题，发表于化学催化核心期刊ACS Catalysis上（ACS Catal. 2023, 13, 2313–2325）。高等研究院的赵伟研究员是该论文的唯一通讯作者，第一作者为深圳大学高等研究院博士后Ghulam Yasin。

此项研究得到了国家自然科学基金项目和深圳市面上项目的资助，深圳大学为第一完成单位。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.2c05654