高效雙功能催化劑實現高性能鋅-硝酸鹽電池可持續儲能

范教授續闡述這次研究的獨特性，他指出所製備的RhCu M-tpp催化劑打破了傳統銅基催化劑在中性介質中需要較負過電位才能高效轉化硝酸鹽為氨的難題。此外，基於所製備RhCu M-tpp面向電催化硝酸鹽還原反應和電催化乙醇氧化反應的優異雙功能性，成功構建了一種可充電的鋅-硝酸鹽/乙醇電池以解決傳統鋅-硝酸鹽一次原電池的可充電性差問題。

再者，這次研究揭示了一種獨特的分子-金屬接力催化機制，即硝酸鹽會在tpp上首先還原為亞硝酸鹽，其後亞硝酸鹽在金屬位點進一步還原為氨，驗證了分子表面改性以增強納米金屬電化學催化硝酸鹽還原性能的可行性。

正極催化劑的活性對鋅-硝酸鹽電池的性能至關重要。然而，目前使用的銅基催化劑存在局限性。它們需要高度負的外加電位，並且質子吸附較弱，導致電流密度低和氨產率低。此外，這些催化劑不適合電催化析氧反應，導致電池不可充電，循環壽命極短。

為了解決這些問題，研究團隊開發了超薄雙金屬RhCu金屬，以降低銅的能壘。經過多次嘗試，他們發現用一種稱為tpp的小分子改性RhCu金屬烯的表面，可以顯著提高硝酸鹽轉化為氨的效率，而不會影響其金屬基體乙醇氧化性能。因此，這一突破提高了鋅-硝酸鹽電池的整體性能。

是次研究結果不僅為構建高性能鋅基混合能源系統提供了有效的解決方案，而且為未來催化劑設計向多功能、環保型裝置提供了有價值的見解。