本文中，CoFe₂O₄/Co异质结构通过原位装载碳点来设计多孔碳球基底(CSs)上的(CDs)介导的金属位点获得高度耐用的双功能催化剂(FeCoCDs/CSs)。

实验的理论计算表明，强金属载流子相互作用界面促进CoFe₂O₄之间的动态电子转移和Co，提高了电子导电性，并增强了稳定FeCoCDs/CSs催化剂。CD有效地调节了CO活性位点的电子环境，优化了O^*/OH^*的吸附行为，并提出了最终产物的释放。

设计的FeCoCDs/CSs展品出色的ORR/OER性能，氧电位差(E)为0.635 V。具有FeCoCDs/CSs的液态锌空气电池(ZABs)表现出色0.635 V的循环稳定性(E)和高的往返效率(64.7%)。

这具有FeCoCDs/CS的柔性ZAB(FZABs)也具有出色的循环稳定性在很宽的温度范围内(60-40 °C )，证明了其耐用性和适用于各种环境条件下的实际应用。

图1：a) FeCoCDs/CSs合成过程示意图。b) FeCoCDs/CSs的扫描电子显微镜（SEM）图像。c) FeCoCDs/CS的透射电子显微镜（TEM）图像。d) FeCoCDs/CSs的高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）图像及对应的C、N、O、Fe、Co元素分布图。e) FeCoCDs/CSs形成机制示意图。

图2：a) Fe 2p的高分辨X射线光电子能谱（XPS）。b) Co 2p的高分辨XPS。c) Fe K边的X射线吸收近边结构（XANES）。d) Co K边的XANES。e) Fe K边的扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）。f) Co K边的EXAFS。g) Co K边的波数变换（WT）轮廓图。

图3：a) 在0.1 M KOH溶液中获得的氧还原反应（ORR）极化曲线。b) 电催化剂的半波电位和相应的动力学电流密度。c) Tafel图。d) 在不同转速下的ORR极化曲线。e) 从线性扫描伏安（LSV）曲线计算出的电子转移数（n）和H₂O₂产率。f) FeCoCDs/CSs在5000次循环伏安（CV）循环前后的ORR极化曲线。g)析氧反应（OER）极化曲线。h) Tafel图。i) 在1.0 M KOH溶液中制备的催化剂的电化学活性表面积（ECSA）。j) OER和ORR的整体LSV曲线。k) FeCoCDs/CSs与其他最近报道的双功能电催化剂的电位差（ΔE）值比较。

图4：a) 在碱性条件下OER和ORR的反应路径示意图。b) Co、CoFe₂O_4和CoFe₂O₄/Co催化剂在U=0 V和U=1.23 V时的ORR和OER自由能曲线。c) CoFe₂O₄/Co的差分电荷密度（黄色和青色分别代表电荷积累和耗尽区域）。d) 所有原子的Bader电荷及其编号。e) 沿异质结平行方向的电荷密度变化。f)CoFe₂O₄和CoFe₂O₄/Co中活性位点的d带中心。g) 氧气含物种（如OH^*）的HOMO与过渡金属3d轨道之间的前沿分子轨道示意图。

图5：a) 锌空气电池示意图。b) 开路电压（OCV）曲线。c) 充电和放电极化及功率密度曲线。d) 在20 mA cm^-2下的放电曲线。e) 在不同恒定电流密度下的放电曲线。f) 在50 mA cm^-2下的放电曲线。g) 在20 mA cm^-2下的循环稳定性。h) 本工作中基于FeCoCDs/CSs的锌空气电池与其他最近报道的电极的性能比较

​

图6：a) 柔性锌空气电池（FZAB）示意图。b) 在25 °C下的开路电压（OCV）曲线。c) FZAB的倍率性能。d) 在25 °C和60 °C下，1 mA cm^-2的恒流充放电循环曲线。e) 在0 °C和-40 °C下，1 mA cm^-2的恒流充放电循环曲线。f) 在2 mA cm^-2下的放电极化曲线和比容量。g) 第三周期的恒流充放电曲线。h) 充电和放电极化及功率密度曲线。i) 在不同弯曲角度下，1 mA cm^-2的恒流充放电循环曲线

综上，作者设计并合成了一种新型的双功能氧电催化剂FeCoCDs/CSs。这种催化剂通过在多孔碳球上原位负载碳点介导的金属位点，形成了CoFe₂O₄/Co异质结构。这种设计利用了碳点的还原性，将Co²⁺部分还原为Co纳米颗粒（NPs），从而优化了催化剂的电子结构。

FeCoCDs/CSs展现出优异的ORR性能，其起始电位（Eonset）为1.01 V，半波电位（E_1/2）为0.89 V，动力学电流密度（Jk）为59.04 mA cm^-2，远高于Pt/C催化剂。在10 mA cm^-2的电流密度下，FeCoCDs/CSs的过电位仅为295 mV，低于其他对照样品，展现出良好的OER活性。

使用FeCoCDs/CSs组装的液态ZABs在20 mA cm^-2的电流密度下展现出超过755 h的循环稳定性和64.7%的往返效率。此外，柔性ZABs（FZABs）在-40至60 °C的宽温度范围内也能稳定运行，证明了其在不同环境条件下的适应性。

通过X射线吸收光谱（XAS）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）等技术，研究人员证实了CoNPs的存在，并揭示了Co和氧化物颗粒之间的协同相互作用。密度泛函理论（DFT）计算进一步提供了Co/CoFe₂O₄界面处强电子相互作用的见解，表明这种相互作用促进了更多的3d电子与含氧物种的HOMO轨道相互作用，优化了反应中间体的吸附/解吸能力。

FeCoCDs/CSs催化剂在宽温度范围内的稳定性，使其在极端环境条件下的应用成为可能，这对于开发能够在恶劣环境下工作的能源存储系统具有重要意义。