可穿戴固态ZAB性能 由于样品FeN₄-Ti₃C₂Sₓ表现出较高的ORR活性，文章进一步使用开发的FeN₄-Ti₃C₂Sₓ催化剂，采用耐碱性双网络PANa和纤维素水凝胶(PANa-纤维素)作为可拉伸固态电解质，共同构建了可拉伸和耐磨的纤...
由于样品FeN₄-Ti₃C₂Sₓ表现出较高的ORR活性，文章进一步使用开发的FeN₄-Ti₃C₂Sₓ催化剂，采用耐碱性双网络PANa和纤维素水凝胶(PANa-纤维素)作为可拉伸固态电解质，共同构建了可拉伸和耐磨的纤维状ZAB。图4a示出了它可以拉伸超过1000%应变而没有任何断裂和可见的裂纹，拉伸性能优异。纤维状ZAB的结构如图4 b所示，采用水凝胶电解质先包覆Zn弹簧电极，然后拉伸，最后包覆FeN₄-Ti₃C₂Sₓ负载的碳纸作为空气电极。纤维状ZAB在初始状态和800%拉伸状态下的充放电曲线和相应的功率密度如图4c、d所示。ZAB在初始状态下的最大功率密度为133.6mW·cm⁻²，在800 ℃拉伸状态下的最大功率密度为182.3mW·cm⁻²，表明电池是可拉伸的，在拉伸状态下的电化学性能良好。此外，电池表现出优异的循环稳定性，在2 mA cm⁻²下稳定循环110 h，如图4e所示。为了证明其耐磨性，如图4f、g所示，将两个长10cm、直径2mm的纤维形ZAB编织成腕带并连接到手套上。该腕带可以为穿戴手套上的一组LED供电，证明了基于所制备的FeN₄-Ti₃C₂Sₓ催化剂的这种高效可拉伸和可穿戴的纤维状ZAB的可行性。
制备的PANa-纤维素水凝胶的拉伸应力与应变曲线，插图是这种水凝胶电解质的初始和拉伸状态的光学照片；(b) 可拉伸纤维状ZAB的示意图；(c) 纤维形ZAB在初始和800%拉伸状态下的充放电曲线；(d) 纤维形ZAB在初始和800%拉伸状态下的放电曲线和功率密度曲线；(e) 纤维状ZAB在2 mA cm⁻²下的循环稳定性测试；(f) 两个纤维形状的ZABs(长：10 cm，直径：2 mm)编织成腕带的照片；(g) 此腕带与手套相连的照片；(h) 此腕带连接到手套为一组LED供电的照片
ORR电催化活性的来源
文章采用UPS研究了FeN₄-Ti₃C₂和FeN₄-Ti₃C₂Sₓ样品的能带结构。如图5a所示，FeN₄-Ti₃C₂的截止能为17.1，FeN₄-Ti₃C₂Sₓ的截止能为17.23。进一步估算出其功函数(Φ)和价带最大值(EV)发现，与FeN₄-Ti₃C₂相比，FeN₄-Ti₃C₂Sₓ的Φ和EV的减少转向较低的能量，表明在Ti₃C₂载体中加入S末端后，FeN₄部分内的电子在空间上变得更加稳定，并且Fe(II)的3d能带中心发生变化。此外，图5c所示的相应有效磁矩(µ)表明，样品FeN₄-Ti₃C₂Sₓ的µ效应大于样品FeN₄-Ti₃C₂，大µ效应表明样品中Fe(II)的未配对d电子数更多。此外，DFT计算结果表明引入S端可以增加Fe中心的原位磁矩，并调节FeN₄部分中Fe(II)的自旋态(中间自旋态转变为高自旋态)，导致Fe 3d电子离域和d带中心上移从而优化Fe 3d与含氧基团p轨道的轨道杂化，可以增强分子氧在催化剂表面的吸附，表明FeN₄-Ti₃C₂Sₓ体系对ORR具有较好的催化活性，与实验结果吻合较好。
