近日,国际催化领域顶刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》(Top期刊,中国科学院一区)在线发表了以我院青年教师易明杰教授为第一作者,莆田学院为第一单位,题为“Ionic liquid meets ZnIn2S4: Synergistically tuning coordination environment of ZnIn2S4 grown on porous carbon by N, F doping and S-vacancies to load high concentration of single-atom Sb for efffcient flexible Zn-Air batteries”的研究论文。Applied Catalysis B-Environment and Energy最新影响因子20.2,是环境科学领域科院一区顶刊,被广泛认为是催化领域内最具权威性的学术期刊之一,发表的研究涵盖了环境催化、能源转换与存储、材料科学等,标志着我院在环境能源领域取得了新突破!
论文简介:
近年来,电催化剂在反应过程中多电子转移导致的动力学迟缓和可逆性差已成为严重阻碍Zn-Air电池能量效率提高的核心科学问题。目前,杂原子掺杂,空位工程和单原子催化剂三种优化方法能够使电催化剂基底表面的局部电荷重新分布,调控电催化剂的d带中心,促进电催化性能。但单一的优化方式难以全面改善Zn-Air 电池中动力学迟缓和可逆性差的问题,而多种优化方式相结合制备电催化剂的合成步骤繁琐,因此还有很大进步空间。
针对以上弊端,我院易明杰教授/黄建辉教授和哈尔滨工业大学(深圳)的张嘉恒教授利用离子液体在ZnIn2S4/PC中掺入同时掺入了N/F原子、S空位和Sb金属单原子。由于高负载的金属单原子Sb有着优异的催化性能和原子利用率,使得SbSANF-ZnIn2S4-x/PC在OER/ORR/ZAB中均有着优异的性能。DFT计算显示,金属单原子Sb,N/F原子和硫空位的协同效应可以调节ZnIn2S4/PC的电子结构并降低中间产物在OER/ORR过程中的能垒,对提高催化性能是有益的。因此,这种设计提供了一种简单的策略在基底中同时掺入了N/F原子,硫空位和高负载量的Sb单原子,为进一步提高OER/ORR的催化效率提供了新的思路。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124697