金属-空气电池具有能量密度高、成本低、环境友好等优点，是未来储能领域的重要研究方向。然而，金属-空气电池在实际应用中仍面临一些问题。其中，空气电极上氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的动力学过程较为缓慢，严重影响电池的性能和效率。为解决这一问题，开发高性能OER/ORR双功能电催化剂显得尤为重要。高熵合金（HEAs）由五种及以上金属元素组成，具有多种特性，为调整其电子结构、提高催化性能、克服单组分催化剂的局限性提供了广阔的设计空间。由于HEA材料中存在多个活性位点，理论上可以在一种材料上同时获得高性能的OER和ORR活性中心。然而，考虑到HEA中不同组成元素之间的物理化学性质(如原子尺寸和电子结构)跨度较大，定向合成具有理想双活性中心的HEA是困难的。金属有机框架（MOF）的出现为解决此问题带来契机，其多孔结构和组分可调性等为制备高性能HEAs电催化剂提供保障。

近日，扬州大学庞欢团队的皮业灿副教授报道了二维MOF辅助热解-置换-合金化方法合成了固定在多孔氮掺杂碳纳米片上的CoCuFeAgRu HEA。由于Ag和Ru分别作为ORR和OER的高活性催化中心，以及合金效应对电子结构的调控，合理设计的CoCuFeAgRu HEA催化剂对ORR和OER均具有较低的过电位和优异的循环稳定性。使用 CoCuFeAgRu HEA 阴极的可充电锌空气电池（ZABs）的功率密度为136.53 mW cm^-2，能量密度为987.9 mA h g_Zn^-1，均优于Pt/C + RuO₂混合催化剂。此外，使用CoCuFeAgRu HEA阴极和水凝胶电解质组装的可充电柔性固态电池可以在-40°C下支持超过1,650小时的工作。本研究为推进HEAs高效双功能催化提供了新的途径。

该成果发表在高水平期刊Angewandte Chemie International Edition上。论文的通讯作者为皮业灿副教授和庞欢教授，通讯单位为扬州大学化学化工学院，第一作者为博士研究生邱紫铭。

文章信息：Ziming Qiu, Xiaotian Guo, Shuai Cao, Meng Du, Qinchao Wang, Yecan Pi* and Huan Pang*. High-Entropy Ag-Ru-based Electrocatalysts with Dual-Active-Center for Highly Stable Ultra-Low-Temperature Zinc-Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024，e202415216.

DOI: 10.1002/anie.202415216

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202415216