氮掺杂CuCo2S4双功能电催化剂在锌空气电池中的性能增强机制与应用研究

本文推荐一种基于氮掺杂CuCo2S4（N-CuCo2S4）的新型双功能电催化剂，其通过调控d带中心位置显著提升氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）活性。实验表明，该材料在ORR中半波电位达0.84 V，OER仅需240 mV过电位即可实现10 mA cm?2电流密度，组装的锌空气电池展现出1.42 V开路电压及984.9 Wh kg?1Zn的高能量密度，为三元金属硫化物设计提供了新思路。

　　

亮点

氮掺杂CuCo₂S₄（N-CuCo₂S₄）以"海胆状"形貌成功合成，其独特的结构通过增强与氧物种（O₂、OOH^??等）的相互作用，显著提升双功能催化活性。

结论

研究表明，N-CuCo₂S₄中氮原子直接与钴配位，在不影响Cu²⁺配位环境的前提下，通过密度泛函理论（DFT）计算证实其d带中心上移，使ORR半波电位达0.84 V（1600 rpm），OER仅需240 mV过电位即可驱动10 mA cm^?2电流。组装的锌空气电池展现出1.42 V开路电压及984.9 Wh kg^?1_Zn的优异性能，为开发高效非贵金属电催化剂提供了理论指导与实践范例。