Modulação da Transição de Fase em Seleneto de Cobalto com Construção Simultânea de Heterojunções para Eletrocatálise de Oxigênio Altamente Eficiente em Bateria de Zinco–Ar

A transformação de fase do seleneto de cobalto (CoSe2) pode modular efetivamente sua atividade eletrocatalítica intrínseca. No entanto, melhorar a eletrocondutividade e a atividade/catalítica estabilidade do CoSe2 ainda é um desafio. A engenharia de heteroestruturas pode ser viável para otimizar as propriedades interfaciais e promover a cinética da eletrocatálise de oxigênio em um catalisador à base de CoSe2. Neste trabalho, uma heteroestrutura composta de CoSe2 e nitreto de cobalto (CoN) incorporada em uma jaula de carbono oca é projetada por meio de uma estratégia de engenharia de fase/interface simultânea. Notavelmente, a transição de fase de ortorrômbico-CoSe2 para cúbico-CoSe2 (c-CoSe2) acompanhada pela formação in situ de CoN é realizada para construir a heterointerface c-CoSe2/CoN, que exibe atividades excelentes/altamente estáveis para as reações de redução/evolução de oxigênio (ORR/OER). Notavelmente, a heteroestrutura pode modular o ambiente de coordenação local e aumentar os comprimentos de ligação Co-Se/N. Cálculos teóricos mostram que o site Co (c-CoSe2) com um estado eletrônico próximo ao nível de energia de Fermi é o principal local ativo para ORR/OER. A adaptação energética da estrutura eletrônica do orbital d do átomo de Co de c-CoSe2 na heteroestrutura pela incorporação in situ de CoN reduz as barreiras termodinâmicas para ORR/OER. Atraentemente, uma bateria de zinco-ar com um c-CoSe2-CoN cátodo exibe excelente estabilidade de ciclo (250 h) e perda de tensão de carga/descarregamento (0,953/0,96 V). Isso destaca que a engenharia de heterointerfaces fornece uma opção para modular a atividade bifuncional de selenetos metálicos com transformação de fase controlada.