1成果简介 

    本研究针对柔性可穿戴电子设备对高性能储能系统的需求，重点开发柔性锌空气电池的阴极催化剂。针对传统贵金属催化剂成本高、资源限制等问题，本文，西安科技大学Sai Li、柳娜 副教授、杨东元 教授等在《Carbon Hydrogen》期刊发表名为“Cu-Co Oxide/Carbon Composites Modified by DBD Plasma for Flexible Zn-Air Battery Cathodes”的论文，研究设计了基于氧化铜-氧化钴/活性炭的非贵金属复合催化剂（Cu3-Co1/AC），并提出创新性的“逐步合成-介质阻挡放电等离子体协同改性”制备策略。通过系统调节等离子体处理功率、时间和气氛，深入探讨了该改性技术对催化剂微观结构、表面化学状态和电化学性能的影响。

     结果表明，最优改性条件为氧气氛围下50W功率处理10分钟。该条件能有效引入大量氧空位缺陷，优化Cu/Cu²⁺与Co²⁺/Co³⁺的价态分布，并增强金属氧化物与碳载体的界面耦合。所得Cu₃-Co₁/AC-DBD催化剂展现出优异的氧还原反应（ORR）与氧析出反应（OER）双功能催化活性，测得双功能电位差ΔE约为0.866 V。组装的柔性锌空气电池在5 mA cm⁻²电流密度下实现240 mW cm⁻²的高功率密度，并保持超过90小时的长周期稳定运行。本工作不仅验证了低温等离子体技术在非贵金属催化剂可控制备与性能提升中的有效性与独特性，更为开发低成本、高活性、长寿命柔性锌空气电池正极材料提供了新的解决方案，奠定了溶液与固态实验的基础。

        2图文导读

     图1、(a) TEM images of Cu3-Co1/AC-DBD catalysts, (b–c) elemental mapping images, (d) XRD patterns of different catalysts, and (e) HRTEM images.

        图2、Comparison chart of XPS energy spectrum analysis of Cu3-Co1/AC-DBD and Cu3-Co1/AC. (a) Full spectrum, (b) c 1s, (c) Cu 2p, (d) Co 2p, (e) O 1s, (f) EPR spectrum.

        图3、Polarization curves and power density plots of Cu3-Co1/AC under different DBD treatment conditions: (a) different power, (b–c) different time, and (d) comparison under different atmospheric conditions for Pt/C and PtRu/C.

        图4、Different Cu/Co molar ratios without plasma treatment (a) CV curves, (b) ORR polarization curves, (c) OER polarization curves, (d) CV comparison diagram of DBD-treated samples under different atmospheres, (e) ORR comparison diagram, (f) OER comparison diagram, (g) a different EIS comparison diagram (an enlarged diagram of the part shown in the inset), (h) galvanostatic charge and discharge voltage distribution diagram of FZAB based on the Cu3-Co1/AC-DBD electrocatalyst at 5 mA cm−2 room temperature, and (i) stability comparison chart.

        3小结 

        本研究通过阶梯式合成与等离子体协同改性，成功制备了Cu₃-Co₁/AC-DBD复合催化剂。通过系统调节DBD的加工功率、时间及气氛，可有效调控催化剂的微观结构、表面电子态及氧空位浓度。结果表明，在O2气氛下以50 W功率处理10分钟获得的催化剂表现出最佳的氧还原和氧析出双功能催化性能。其氧还原反应半波电位为-0.35 V，氧析出反应过电位为0.516 V。基于该催化剂组装的柔性锌空气电池功率密度达240 mW cm⁻²，在5 mA cm⁻²电流密度下实现高达90小时的稳定充放电循环。这项工作不仅证实了等离子体技术在提高非贵金属催化剂性能方面的有效性，还为高性能柔性锌空气电池的阴极材料设计提供了实用的实验依据。

       文献：