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祝贺朱平的综述论文被国际期刊《Progress in Materials Science》（IF=42.9）正式录用！发表时间：2026-07-10 08:34 近日，本课题组所撰写的综述论文“Engineering Ru-Based Dual-Active-Site Electrocatalysts for Rechargeable Zn-Air Batteries: Design Strategies, Structure-Activity Relationships, and Battery Performance”被Elsevier旗下期刊《Progress in Materials Science》录用。论文通讯作者为清华大学化工系张如范副教授，第一作者为本课题组博士后朱平。
可充电锌空气电池具有成本低、安全性高和理论能量密度高等优势，是面向可再生能源储存和高安全电化学储能的重要候选体系。然而，其空气电极同时涉及放电过程中的氧还原反应（ORR）和充电过程中的氧析出反应（OER），反应路径复杂、动力学缓慢，对双功能氧电催化剂提出了很高要求。传统Pt/C和IrO2等贵金属催化剂虽然常被用作基准材料，但成本、资源丰度和长期稳定性仍限制其实际应用。近年来，钌基材料由于具有较高的OER活性和可调控的电子结构，逐渐成为构筑高性能双功能空气电极的重要研究方向。该综述围绕“钌基双活性位点”这一主线，系统总结了过去十年钌基双功能氧电催化剂在可充电锌空气电池中的研究进展。文章明确提出钌基双活性位点催化剂的三个判据：一类活性位点含有Ru物种并主要承担OER功能，另一类活性位点如Mn、Co或Fe-N-C 等结构单元主要承担ORR功能，两者之间通过界面、电荷转移、局域配位或结构重构产生电子耦合。基于这一框架，论文将代表性催化剂归纳为Ru-Mn双活性位点催化剂、Ru-Co双活性位点催化剂、其它钌基双功能体系以及高熵钌基催化剂等类别，并进一步讨论了固溶体氧化物、异质结构、碳载体限域结构、原子级配位结构和高熵多组分结构等设计策略。
图钌基双活性位点催化剂及其锌空气电池性能的综合分析。
与常规文献综述不同，该论文不仅梳理催化剂组成和结构演化，还重点比较了半电池电催化指标与实际锌空气电池性能之间的关系。论文汇总了代表性钌基催化剂的ORR半波电位、10 mA cm-2下的OER电位、ORR/OER电位差、峰值功率密度和循环寿命等关键数据，并指出ΔE、E1/2和Ej10等半电池指标虽然能够反映本征ORR/OER活性，但并不能单独预测锌空气电池的峰值功率密度和长期循环稳定性。实际器件性能还受到催化剂负载量、空气电极结构、氧气扩散、电解液浸润、欧姆阻抗、锌负极极化、活性位点利用率、Ru溶解、载体腐蚀和电极淹没等多因素共同影响。 该综述进一步提出，未来钌基双活性位点催化剂的发展需要从“材料活性优化”走向“催化剂-电极-器件协同设计”。一方面，需要利用原位/操作态表征手段识别真实工作状态下的Ru中心和配对活性位点，区分有利的自限重构与不可逆结构衰退；另一方面，需要发展耐腐蚀导电载体、稳定的Ru-载体界面和具有合理亲疏水分布的多孔空气电极，以提升高电流密度下的传质和长期运行稳定性。文章同时强调，应进一步规范锌空气电池测试条件，包括催化剂负载量、Ru负载量、空气电极组成、气体扩散层结构、电解液、锌负极用量、循环电流密度、单圈时间、截止电压、温度和失效判据等，从而实现不同研究之间更可靠的性能比较。
该研究工作得到了鄂尔多斯实验室、清华大学-中国石化绿色化工联合研究院和国家自然科学基金青年科学基金（C 类）等项目的支持。《Progress in Materials Science》是Elsevier旗下材料科学领域综述期刊，最新影响因子为42.9，发表材料科学及其工程应用方向的权威性和批判性综述。 |
