电子科技大学「国家级青年人才」岳秦/熊磊最新Nature子刊丨Cu纳米片晶面工程优化氧还原反应性能！

本文旨在探究铜纳米片在氧还原反应中的晶面依赖性。背景方面，氧还原反应是金属-空气电池等能源转换装置的关键过程，但目前常用的铂基催化剂因成本高昂和储量有限而限制了其大规模应用。铜因其丰富的储量和可调的氧化还原性质成为有潜力的替代品，但其催化性能及晶面效应尚不明确。研究目的上，作者旨在通过晶面工程策略，可控合成暴露不同晶面的铜纳米片，并系统研究其氧还原性能。结论上，该研究开发了一种基底诱导化学气相沉积生长策略，成功在氮/氧共掺杂石墨烯上可控合成了具有(200)和(111)晶面取向的铜纳米片。实验与理论计算结果表明，Cu(200)@N/O-C催化剂展现出优于商用Pt/C的氧还原活性，半波电位达0.87 V。其优异性能归因于Cu(200)晶面优化了电子结构和中间体吸附能，降低了快速步反应能垒。将此催化剂应用于锌空气电池，实现了高功率密度和超过1000小时的循环稳定性。该工作为开发高效、低成本的非贵金属氧还原催化剂提供了重要思路。