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吉大《Nano Letters》：90秒熱沖擊合成四位點催化劑，鋅空電池實現(xiàn)寬溫域高效運行

文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2025-09-24 16:10:15

導語

鋅空氣電池的商業(yè)化應用受限于陰極氧還原反應動力學緩慢和貴金屬催化劑成本高昂。吉林大學蔣青、楊春成團隊在Nano Letters上發(fā)表創(chuàng)新研究成果，通過90秒超快速熱沖擊策略，成功構(gòu)建了一種獨特的四位點協(xié)同催化劑（FeSA/ZnAC-N-C），實現(xiàn)了氧還原反應性能的突破性提升，為鋅空氣電池的寬溫域應用提供了新材料解決方案

研究亮點

超快合成：90秒熱沖擊技術(shù)實現(xiàn)催化劑快速制備，大幅提升合成效率
創(chuàng)新結(jié)構(gòu)：構(gòu)建Zn團簇與Fe-N?位點協(xié)同的四位點系統(tǒng)，形成雙活性中心接力機制
卓越性能：半波電位達0.90 V，優(yōu)于商用Pt/C催化劑
寬溫域應用：組裝的準固態(tài)電池在-30至60°C范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性能

技術(shù)支撐

本研究采用的超快速熱沖擊技術(shù)，其成功實施依賴于幾個關(guān)鍵工藝要素：

瞬時高溫控制：實現(xiàn)毫秒級升降溫，需要設備具備極高的熱響應速度
精確溫度管理：穩(wěn)定的溫度場分布確保材料結(jié)構(gòu)一致性
氣氛精密調(diào)控：惰性氣氛保護防止活性組分氧化失活
工藝重復性：批間穩(wěn)定性對催化性能一致性至關(guān)重要

該研究中采用的熱處理方案，其技術(shù)參數(shù)與現(xiàn)有高溫技術(shù)平臺的性能指標高度匹配，特別是在超快速熱管理和氣氛控制方面的技術(shù)要求，為實驗的成功實施提供了重要保障。

總結(jié)與展望
本研究通過超快速熱沖擊技術(shù)成功構(gòu)建了四位點協(xié)同催化劑，解決了鋅空氣電池氧還原反應動力學緩慢的關(guān)鍵問題。該催化劑不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，還實現(xiàn)了寬溫域下的穩(wěn)定運行，為下一代金屬-空氣電池的發(fā)展提供了新的材料設計思路。

該工作為高效催化劑的綠色制備提供了新范式，未來可進一步探索該策略在其他能源轉(zhuǎn)換體系中的應用潛力，推動清潔能源技術(shù)的發(fā)展。

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