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张文静/蒋建军Small: Janus中空纳米纤维结构独特，双功能氧电催化性能也很强大！
随着经济的快速发展，对环境友好型和可再生能源的需求日益增加，可充电锌-空气电池因其理论能量密度高、成本低、安全性高等优点而备受关注。然而，可逆氧反应的反应动力学缓慢，故通过高效的双功能电催化剂对锌-空气电池的析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)过程进行优化，以降低能量势垒。因此，合理设计低成本、高稳定性的有效双功能电催化剂是一项具有挑战性和紧迫性的任务。

近日，丹麦技术大学张文静和西北工业大学蒋建军等通过应用同轴静电纺丝和原位生长技术构建具有优异双功能电催化活性的3D柔性Janus中空纳米纤维。
得到的Janus纳米纤维具有独特的核壳中空纤维结构，其内层由嵌入N掺杂纳米带(Ni-Fe-N-C)中的NiFe合金纳米颗粒组成(OER活性)；中间层由导电薄壁碳组成，起到集电器和支撑功能材料的3D框架的双重作用以及外层由叶状Co-N-C构成，具有高度开放的纳米孔结构和高暴露的活性位点(ORR活性)。受益于这种独特的Janus结构，合成的柔性Ni-Fe-N-C@C@Co-NC碳纳米纤维(NiFe@C@Co CNFs)表现出卓越的OER/ORR催化性能。
NiFe@C@Co CNFs不仅具有高表面积(209 m2 g-1)的开放中空结构，以提供有效的活性位点和较短的离子扩散路径，而且在碱性电解质中表现出优异的ORR(Ep = 0.94 V；E1/2 = 0.87 V)和OER(过电位为336 mV@10 mA cm-2)的双功能催化性能，优于最先进的Pt/C(E1/2 = 0.85 V)和RuO2(过电位为337 mV@10 mA cm-2)催化剂。
此外，合成的Janus纳米纤维具有优异的机械柔韧性，可用作柔性准固态锌空气电池的高性能阴极。使用双功能NiFe@C@Co CNF的可充电锌-空气电池具有1.44 V的大开路电压、高功率密度(130 mW cm-2)、能量密度(874 Wh kg-1)和长期耐用性。这项工作为合理设计具有优异ORR和OER电化学性能的双功能材料提供了一种替代方法，以解决锌-空气电池中的关键挑战。

Janus Hollow Nanofiber with Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for Rechargeable Zn-Air Battery. Small. DOI: 10.1002/smll.202200578


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