对于锌空电池而言，催化剂的选择尤为重要。在目前的碳基非贵金属催化剂当中，单原子催化剂被认为是最为优异的ORR催化剂，但其OER性能较差，而具有尖晶石结构的双金属氧化物凭借着优异的OER性能以及出色的稳定性被广泛地用于OER催化剂当中。本文设计的FePc||NiFe2O4/G催化剂利用酞菁铁分子本身具有的单原子Fe作为ORR的活性位点，NiFe2O4颗粒作为OER活性位点，各司其职，达到了优势互补的目的。同时为了避免高温热解过程引起的单原子团聚以及和纳米颗粒之间的竞争现象，本文通过简单超声耦合来将酞菁铁分子锚定在石墨烯上，达到了制备高浓度单原子与纳米颗粒共存的催化剂的效果。
1.FePc||NiFe2O4/G催化剂的制备过程以及各项物理表征
2.FePc||NiFe2O4/G催化剂的电催化活性测试
通过电化学工作站对催化剂的催化活性进行了测试。LSV曲线证明FePc||NiFe2O4/G催化剂的ORR和OER性能分别要优于商业Pt/C和Ir/c，同时经过5000次的CV循环测试，极化曲线没发生任何电位衰减，证明该催化剂具有优异的稳定性。
图3.（a）FePc||NiFe2O4/G和Pt/C的ORR极化曲线。（b）FePc||NiFe2O4/G和Pt/C的在ORR过程中的电子转移数和过氧化物产率。（c）FePc||NiFe2O4/G经过5000次CV循环前后的ORR极化曲线。（d）FePc||NiFe2O4/G和Ir/C的OER极化曲线。（e）FePc||NiFe2O4/G经过5000次CV循环前后的OER极化曲线。（f）FePc||NiFe2O4/G、NiFe2O4/G、FePc/G和Pt/C+Ir/C的双功能氧电催化性能。
3.FePc||NiFe2O4/G催化剂的锌空电池性能测试
【结论】
本文展示了一种简单、节能且可行的策略，用于合成NiFe2O4锚定石墨烯并与FePc偶联与高活性和高稳定性双功能氧电催化剂，其中单原子Fe-N4部分作为ORR活性位点，而NiFe2O4纳米颗粒用于催化OER。得到的FePc||NiFe2O4/G在电催化反应中表现出优异的活性，总过电位小至0.72V，同时具有优异的稳定性。更重要的是，以其为空气电极催化剂组装的锌空电池具有185mWcm–2的大峰值功率密度，在5mAcm–2时具有0.717V的小充放电电压间隙，以及超高的循环稳定性。毫无疑问，本工作为制备双功能电催化剂提供了新的策略和思路。
审核编辑：李倩
原文标题：富含NiFe2O4纳米颗粒和高浓度单原子Fe的双功能催化剂应用于可充放电锌空电池
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