电催化剂在氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）中的双功能活性不足是可充电金属-空气电池应用的主要障碍。

主要原因是ORR和OER相互制约，涉及相同的含氧中间体，表明了吸附能的比例限制。

基于此，2024年11月19日，中国科学院大学张天然助理教授/刘向峰教授、南京航空航天大学彭生杰教授在国际期刊Advanced Materials发表题为《Breaking the Mutual-Constraint of Bifunctional Oxygen Electrocatalysis via Direct O─O Coupling on High-Valence Ir Single-Atom on MnOx》的研究论文。

在此，研究人员报道了一种锚定在氧化锰（MnOx）上的高价铱单原子（IrSA）双功能催化剂（IrSA-MnOx），该催化剂在ORR和OER中显示出独立的路径，即ORR的高价铱位点上相关的4e-路径，以及OER的新型化学活化协同机制，其中一种独特的自发化学活化过程触发了直接的O-O耦合。

因此，IrSA-MnOx具有优异的双功能活性，在碱性溶液中，10 mA cm-2的OER电位与ORR半波电位之间的电位差极低（0.635 V）。

本工作打破了比例限制，并为设计高效多功能的电催化剂提供了新途径。

图文解读

图1：IrSA-MnOX的合成与表征

图2：原位和非原位XAFS和拉曼光谱测量

图3：IrSA-MnOx双功能电催化剂的可充电锌-空气电池性能

文献信息

Breaking the Mutual-Constraint of Bifunctional Oxygen Electrocatalysis via Direct O-O Coupling on High-Valence Ir Single-Atom on MnOx, Advanced Materials, 2024.