科学材料站
研 究 背 景
可充电锌空气电池（ZABs）因其高能量密度、较低的制造成本以及以丰富的大气氧作为阴极反应物和金属锌作为阳极所展现出的环境可持续性，近年来受到广泛关注。推动可充电ZABs技术进步的关键挑战在于开发兼具高效氧还原反应（ORR）与氧析出反应（OER）催化活性的双功能空气电极催化剂。理想的催化剂需具备精细调控的微观结构与优化的化学组成，以实现稳定的电化学性能。近期研究表明，高熵材料（HEMs），即由四种及以上等摩尔或近等摩尔比主元素构成的多组分体系，凭借其独特的晶体结构、可调变的电子特性及丰富的活性位点，在双功能催化领域展现出巨大潜力。多元素协同效应不仅有助于形成高效的吸附与反应中心，也为设计适用于锌空气电池的高性能双功能催化剂提供了新思路。为进一步提升HEMs在电催化过程中的性能表现，亟需对其元素间的相互作用机制、活性位点的精确识别以及催化反应路径进行系统深入的研究。
示意图
科学材料站
成 果 简 介
近日，华南理工大学刘军团队在Advanced Materials期刊上发表了题为“High-Entropy Electrocatalytic Materials in Zn-Air Batteries: from Fundamentals to Applications”的最新研究论文。该文首先概述了高熵电催化剂的合成策略、结构设计原则及先进的表征技术，继而系统总结了基于氧化物的高熵电催化剂在锌空气电池中的应用现状。通过上述内容，旨在阐明催化剂中活性位点的本质特征、各组分元素之间的耦合作用及其内在催化机理。最后，本文指出了当前面临的若干关键科学与技术难题，强调了实验研究与理论模拟相结合的重要性，并展望了高熵电催化剂在未来锌空气电池体系中的实际应用前景。顾腾腾为论文第一作者，刘军教授为论文通讯作者
科学材料站
图 文 解 读
图1、（a）在 Web of Science 上，关键词为“High entropy & Batteries”的出版物及被引频次结果，插图是关键词“High entropy & Batteries & Zinc”。（b）锌空气电池和高熵的优势。（c）高熵材料（HEMs）在元素周期表上的元素组成。（d）用于锌空气电池的高熵材料概述。
图2、锌电池高熵材料研究进展时间线。
图3、（a）高熵化合物的整体晶体结构特征。（b）高熵金属催化剂的制备方法：自上而下法与自下而上法。（c）高熵金属催化剂的表征技术。
图4、从上至下合成HEM催化剂的路线。
图5、从下至上合成HEM催化剂的路线。
图6、HEM催化剂的设计策略：组分调节以及结构和形貌调节。
图7、HEM催化剂的设计策略：HEM与界面之间的相互作用，应变工程以及理论计算。
图8、总结用于ZABs的高熵合金材料。
图9、总结用于ZABs的高熵氧化物材料。
图10、总结用于ZABs的高熵氢氧化物材料。
图11、总结用于ZABs的高熵磷化物材料。
图12、总结用于ZABs的高熵复合材料。
图13、高熵材料在锌空气电池应用上的总结与展望。
添加官方微信 进群交流
SCI二氧化碳互助群
SCI催化材料交流群
SCI钠离子电池交流群
SCI离子交换膜经验交流群
SCI燃料电池交流群
SCI超级电容器交流群
SCI水系锌电池交流群
SCI水电解互助群
SCI气体扩散层经验交流群
备注【姓名-机构-研究方向】
投稿请联系contact@scimaterials.cn
点分享
点赞支持
点在看