高效双功能催化剂实现高性能锌-硝酸盐电池可持续储能

范教授续阐述这次研究的独特性，他指出所制备的RhCu M-tpp催化剂打破了传统铜基催化剂在中性介质中需要较负过电位才能高效转化硝酸盐为氨的难题。此外，基于所制备RhCu M-tpp面向电催化硝酸盐还原反应和电催化乙醇氧化反应的优异双功能性，成功构建了一种可充电的锌-硝酸盐/乙醇电池以解决传统锌-硝酸盐一次原电池的可充电性差问题。

再者，这次研究揭示了一种独特的分子-金属接力催化机制，即硝酸盐会在tpp上首先还原为亚硝酸盐，其后亚硝酸盐在金属位点进一步还原为氨，验证了分子表面改性以增强纳米金属电化学催化硝酸盐还原性能的可行性。

正极催化剂的活性对锌-硝酸盐电池的性能至关重要。然而，目前使用的铜基催化剂存在局限性。它们需要高度负的外加电位，并且质子吸附较弱，导致电流密度低和氨产率低。此外，这些催化剂不适合电催化析氧反应，导致电池不可充电，循环寿命极短。

为了解决这些问题，研究团队开发了超薄双金属RhCu金属，以降低铜的能垒。经过多次尝试，他们发现用一种称为tpp的小分子改性RhCu金属烯的表面，可以显著提高硝酸盐转化为氨的效率，而不会影响其金属基体乙醇氧化性能。因此，这一突破提高了锌-硝酸盐电池的整体性能。

是次研究结果不仅为构建高性能锌基混合能源系统提供了有效的解决方案，而且为未来催化剂设计向多功能、环保型装置提供了有价值的见解。