清华大学周光敏Nature Synthesis：价态门控策略精准调控晶型 多晶钴赋能超高效率锌 - 空气电池

背景：过渡金属纳米晶是能源转化与存储等领域的关键催化材料，但传统合成方法过程复杂且形貌可控性差，同时肼氧化反应作为锌-空气电池的理想节能替代反应，其高性能、低成本催化剂缺失。研究目的：清华大学周光敏团队旨在开发一种基于本征参数的简易合成策略，实现过渡金属单晶/多晶纳米晶的可控合成，并探究多晶钴在肼氧化反应及锌-空气电池中的催化性能。结论：研究提出通用的前驱体价态调控策略，通过调控固相前驱体氧化态实现钴、镍、铜等单晶/多晶纳米晶的可控合成。多晶钴因低配位环境提升了肼氧化反应中间体转化效率，展现出超低塔菲尔斜率和优异稳定性。基于多晶钴组装的肼氧化反应耦合锌-空气电池实现了193%的超高电能效率和1200小时稳定运行，且利用回收钴制备催化剂使电池全生命周期投资回报率达61.8%，兼具优异电化学性能与显著经济、环境效益。