锌空气电池（ZABS）因其低成本、高比能和环保性而成为备受关注的可持续储能和转换系统。 然而，电催化剂上的氧化还原反应在充放电过程中动力学缓慢; 在高电流密度下，空气电极的性能可能会下降，电池的寿命可能会缩短。 因此，开发低成本、高效的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）双功能催化剂对于加速可充电锌空气电池的广泛应用至关重要。
最近陈忠伟，滑铁卢大学，加拿大跟俞爱萍设计并制备了一种具有优异双功能活性可充电ZAB的三维有序介孔MGXCO3-XO4（3dom MGXCO3-XO4）。
3DOM MGxCO3-XO4催化剂是通过简单的硬模板方法合成的，其中聚苯乙烯球最初作为CO和MG前驱体的主体，并通过热解除去。 3DOM MGXCO3-XO4的多级有序多孔结构导致比表面积大，CO和MG元素分布均匀，导电性高。
对3DOM MGxCO3-XO4的综合理化表征和密度泛函理论（DFT）研究揭示了其作为正极材料在ZAB中优异活性背后的真正机理：首先，在四面体位点用Mg2+取代CO2+会产生更多的CO3+八面体位点，从而促进氧催化，除了与Co-O和Mg-O相关的主要活性位点外，还形成大量的Mg-O-Co反应位点; 其次，3DOM结构中相互连接的大孔和介孔缩短了离子和电子的扩散长度，提高了ORR OER反应动力学和充放电速率，降低了电压极化;
此外，3dom mgxco3-xO4的大表面积增加了电极与电解质之间的界面面积，从而增加了界面处的电荷传质。 Mg2+和CO3O4的协同作用优化了氧化还原反应中间体对MGXC3-XO4的自由能，大大降低了ORR和OER过电位。
本工作合成了一种有效的ZABS高活性、高耐久性双功能氧电催化剂，更重要的是阐明了金属掺杂氧化钴基催化剂的ORR OER反应机理。
three-dimensionally ordered mesoporous co3o4 decorated with mg as bifunctional oxygen electrocatalysts for high-performance zinc-air batteries. nano energy, 2022. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107425