锌空气电池因其高的比能量及更好的安全性能而被广泛关注。然而，在其商业应用之前，仍有许多技术挑战需要解决。最严重的问题之一是催化电极中缓慢的氧还原/析出反应（ORR/OER）动力学，极大地降低了锌空气电池的电化学性能。因此，设计一种高效、经济且可持续的双功能催化剂对于二次锌空气电池非常重要。

近日，青岛科技大学王磊教授团队报道了一种钌改性双金属沸石-咪唑酯骨架衍生物，并将其作为可充电锌空气电池的高效催化剂。在此，双金属 Co/Zn-ZIF通过种子介导的方法合成，随后在高温下热解该双金属ZIF以获得镶嵌Co纳米颗粒的高度多孔的N掺杂碳纳米立方体（Co/HP-NC）。并在所制备Co/HP-NC的表面进一步用Ru颗粒改性，得到Ru包覆的Co/HP-NC（Ru@Co/HP-NC）。

Co/Zn-ZIF高温碳化过程中Zn蒸气的释放不仅明显提高了Co/HP-NC的孔隙率，而且使金属纳米颗粒高度分散在衍生物中。此外，由于前驱体中Zn的引入，吡啶/石墨N和Co₄N的表面含量也得到有效的提高。均匀的Ru包覆大大提高了Co/HP-NC的表面电催化活性。理论计算和实验表征结果都进一步证实Co/HP-NC和Ru的协同作用有效地提高了复合材料的催化性能。

因此，Ru@Co/HP-NC表现出比商业化催化剂（Pt/C和RuO₂）更高的双功能催化性能。基于Ru@Co/HP-NC的锌空气电池具有1.4 V的高开路电位、~210 mW cm^-2的大功率密度、高放电容量（791 mAh g_Zn^-1）和超长循环寿命（~475 次循环），同时具有小的过电位（~0.89 V）。此外，具有Ru@Co/HP-NC正极的柔性锌空气电池在不同弯曲条件下也表现出优异的柔韧性和良好的循环稳定性。

该工作报道的Ru镶嵌Co纳米颗粒的高度多孔的N掺杂碳纳米立方体具有优异的ORR/OER双功能催化活性，为高性能金属-空气电池高效电催化剂的制备提供了一定的借鉴意义。

论文信息：

Ruthenium-Modified Bimetallic Zeolitic-Imidazolate Framework Derivative as a High-Efficient Catalyst for Rechargeable Zinc-Air Batteries

Yingying Feng, Haocheng Qi, Qian Zhang, Zhenzhen Chi, Shuaishuai Zhang, Yuanyuan Cui, Shaoxiang Li, Ziyang Guo, Dr. Lei Wang

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202100217