为了开发可充电锌空气电池，迫切需要用于OER和ORR的高效双功能氧电极，其在充放电过程中应具有高活性和稳定性。然而，高成本、稀缺性和稳定性差的贵金属催化剂阻碍了它们的大规模商业应用。而二维(2D)过渡金属氧化物是用于析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)的有前途的双功能电催化剂，作为可充电锌空气电池的可持续催化剂将有重要意义。

近日，天津大学邓意达和韩晓鹏等通过简单的水热法制备了镍掺杂尖晶石氧化钴(NCO)作为OER/ORR催化剂。电化学测试结果表明，NCO纳米片表现出优异的双功能催化性能，OER的过电位为275 mV，ORR的起始电位为0.92 V。

此外，基于该材料组装的锌空气电池在过渡金属氧化物基氧电催化剂中表现出优异的性能，具有222.3 mW cm^-2的高功率密度和968.8 mA h g_Zn^-1的比容量。

表征结果表明，Ni掺杂剂有助于产生氧空位并促进电子从Co转移到Ni。而八面体氧间隙中Co²⁺和Ni³⁺的比例显著增加，分别作为ORR和OER的活性位点。

此外，原位拉曼证明二维纳米结构和Ni掺杂剂有助于促进反应过程中的电荷转移，并且OER过程的真正活性物质更偏向于Ni离子。这项工作为制备用于双功能氧催化剂的高活性和耐用尖晶石过渡金属氧化物材料提供了一种策略。

Regulating Metal Active Sites of Atomically-Thin Nickel-Doped Spinel Cobalt Oxide toward Enhanced Oxygen Electrocatalysis. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134261