河北工业大学李兰兰Carbon Energy:通过Cr3+掺入Co3O4尖晶石进行自旋态调控以实现高效双功能氧电催化

背景：可充电锌空气电池因其高能量密度和低成本而备受关注，但其空气电极上的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢，限制了实际应用。尖晶石Co3O4作为潜在的双功能电催化剂，其本征活性不足，尤其是自旋态不利导致氧吸附与活化能力差。研究目的：通过Cr3+掺杂Co3O4，调控其自旋态，以提升双功能氧电催化性能，并深入理解自旋态与催化活性的构效关系。结论：Cr3+掺杂成功将Co3O4中八面体位点的钴从低自旋态转变为中间自旋态，优化了eg轨道占据，增强了氧物种的吸附与活化。9%Cr-Co3O4催化剂表现出优异的ORR和OER活性及稳定性，在锌空气电池中实现了高功率密度和长循环寿命，为设计高性能能源转换材料提供了新思路。