空心Co9S8/CuCo2S4异质结构阵列作为自支撑三功能电极在可充电锌空气电池和全解水中的应用研究

本文推荐一种基于空心Co9S8/CuCo2S4异质结构阵列的自支撑电极，通过牺牲模板法在碳布上构建高效三功能（OER/ORR/HER）催化剂。该设计利用异质界面电子耦合优化中间体吸附/脱附，结合空心管状阵列加速电荷/质量传输，实现ORR半波电位0.79 V、OER过电位264 mV@10 mA·cm?2和HER过电位191 mV@10 mA·cm?2，锌空气电池功率密度达89.24 mW·cm?2且稳定循环900次，为新能源器件开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过牺牲模板法在碳布上构建了空心Co₉S₈/CuCo₂S₄异质结构阵列（Co₉S₈/CuCo₂S₄@CC），实验与理论计算证实其异质界面强相互作用可重构电子结构，优化催化中间体吸附/脱附能力。空心管状阵列显著降低电荷/质量传输阻力，同时暴露更多活性位点，使该自支撑电极在碱性电解液中展现卓越的三功能催化性能：ORR半波电位0.79 V，OER和HER在10 mA·cm^?2电流密度下过电位分别仅264 mV和191 mV。

Conclusions

总之，基于Kirkendall效应制备的空心Co₉S₈/CuCo₂S₄阵列通过异质界面工程与形态调控，实现了电子结构再分布与反应动力学加速。组装的锌空气电池展现89.24 mW·cm^?2功率密度和450小时超长循环稳定性，全解水装置同样表现优异。该工作为开发兼具高效性与稳定性的三功能硫化物电极提供了新范式。