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摘要
锌空气电池是一种特殊的燃料电池,以空气中的氧气作为阴极反应活性物质,具有理论能量密度高、安全便携以及绿色无污染等优点,是柔性可穿戴光电子产品的理想供电电源之一。电化学氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)对于锌空气电池的性能起着至关重要的作用。目前,在碱性介质中贵金属Pt具有最高的ORR催化活性,Ir和Ru及其氧化物具有优异的OER催化活性,然而单一贵金属催化剂的高成本、稀缺性和无双功能催化活性严重制约了其商业化应用,因此开发与贵金属催化剂催化性能相当的非贵金属双功能催化剂显得尤为重要。本文结合近几年国内外锌空气电池非贵金属阴极催化剂的研究成果,对非金属杂原子掺杂碳材料、过渡金属基复合材料、过渡金属化合物和金属有机框架及其衍生物作为阴极催化剂的研究进行详细综述,着重介绍了不同材料的制备方法和锌空气电池性能提高的影响机理,认为对非贵金属双功能阴极催化剂的尺寸、形貌和结构进行合理调控可以改善锌空气电池的性能,有望替代贵金属催化剂。最后对目前锌空气电池非贵金属阴极催化剂发展中存在的问题进行总结,未来应从深入研究电化学反应机理、开发本征催化活性高的复合催化剂和改善空气电极结构三个方向进行,有望实现锌空气电池非贵金属阴极催化剂的商业化发展。
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