近日，我院王振波教授团队在双功能氧电催化剂研究领域取得重要进展，研究成果以《设计钴-氮-铬跨界面电子桥打破制约活性-稳定性转换以实现超稳定的双功能氧电催化剂》（Engineering Co-N-Cr Cross-Interfacial Electron Bridges to Break Activity-Stability Trade-Off for Superdurable Bifunctional Single Atom Oxygen Electrocatalysts）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie）上。该成果有望为氢燃料电池/金属空气电池中新一代阴极催化剂的设计及应用提供新思路。
在各类电化学转换器件中，氢燃料电池与金属空气电池由于具有清洁高效的特点，是实现“双碳”目标的重要手段。然而，由于阴极催化剂在高电流及长期运行条件下难以维持稳定，阻碍了其大规模发展。
为改善阴极催化剂的长循环耐久性，王振波教授团队提出界面电子耦合机制，通过在无机氧化铬基底上整合一系列金属-氮-碳分子提高催化剂的活性和稳定性。研究结果表明，钴-氮-碳层中的π电子与三氧化二铬（Cr2O3 ）中部分填充的d轨道之间的强相互作用诱导了异质界面上特殊钴-氮-铬电子桥的形成。动力学分析表明，该钴-氮-铬电子桥促使阴极氧气还原过程从二电子、四电子混合路线调整为四电子主导路线，显著抑制不利的芬顿效应，从而使催化剂获得突破性的催化活性与长期耐久性。该设计方案有望解决阴极催化剂活性和耐久性之间的制约问题，为高活性、高耐久性阴极催化剂的设计与开发提供新思路。
我院助理教授张云龙为论文第一作者，王振波教授、赵磊副教授为共同通讯作者。哈工大为论文第一通讯单位。我院博士研究生刘博、戴昀昆、郭盼、夏云飞、张子钰，我校材料学院孔凡涛教授，深圳大学博士后沈力晓为论文共同作者。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202400577
钴-氮-铬跨界面电子桥的设计
