跳动城乡网硝酸锌电池是一种主要的不可充电储能系统，利用锌离子和硝酸根离子之间的氧化还原电位差来存储和释放电能。由香港城市大学(城大)化学家共同领导的研究团队通过引入创新催化剂，开发出高性能可充电硝酸锌/乙醇电池。
他们成功设计并合成了一种高效的四苯基卟啉(tpp)改性异相铑铜合金金属烯(RhCuM-tpp)。该双功能催化剂在中性介质中的电催化硝酸盐还原反应(NO3RR)和乙醇氧化反应(EOR)中均表现出优异的性能，克服了传统金属基固体催化剂单功能的局限性，为双功能催化剂的设计提供了有价值的参考。未来的可持续能源储存。
“这项研究强调了分子-金属中继催化对NO3RR中高效NH3电合成的重要性，并提供了多功能电池原型，展示了金属基混合电化学系统在高性能、可持续能量存储和转换方面的优势，”领导这项研究的城大化学系助理教授范占西教授强调了研究结果的重要性。
Fan教授详细阐述了这一研究结果的独特性，他解释说，所获得的RhCuM-tpp克服了传统铜基催化剂在中性介质中进行NO3RR时需要相当负电势才能有效地将硝酸盐转化为氨的挑战。此外，基于所制备的RhCuM-tpp对于NO3RR和EOR的优异双功能，成功构建了可充电硝酸锌/乙醇电池，以解决传统硝酸锌原电池可充电性差的问题。
此外，该工作还揭示了分子-金属中继催化机制，硝酸盐首先在tpp上还原为亚硝酸盐，然后生成的亚硝酸盐在金属位点上转化为氨。这验证了分子表面修饰改善纳米金属NO3RR电化学性能的可行性。
阴极催化剂的活性对于硝酸锌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。它们需要高负施加电位并且质子吸附较弱，导致电流密度和氨产率较低。此外，这些催化剂不适合电催化析氧反应(OER)，导致电池不可充电且循环寿命差。
为了解决这些问题，研究团队开发了超薄双金属RhCu金属烯，以降低铜的能垒。经过多次尝试，他们发现用一种名为tpp的小分子修饰RhCu金属烯的表面，可以显着提高硝酸盐转化为氨的效率，而不会影响金属底物在乙醇氧化中的性能。因此，这一突破可以提高硝酸锌电池的整体性能。
研究结果为构建高性能锌基混合能源系统提供了有效的解决方案，并为未来多功能和环保设备的催化剂设计提供了宝贵的见解。
