翻译成中文：1 IntroductionThe demand for advanced portable electronic gadgets for energy storage devices promotes the development of rechargeable zinc-air batteries ZABs with light weight flexibility and sa

1.介绍 对于能量存储设备的需求推动了可充电氧化锌电池（ZABs）的发展，其具有轻便、灵活和安全等特点[1-4]。ZAB的空气阴极在充电和放电过程中交替经历氧气进化反应（OER）和氧还原反应（ORR）[5-8]。ZAB的工作环境需要空气阴极催化剂具有高的双功能电催化活性和稳定性[9, 10]。迄今为止，贵金属材料，如Pt/C、IrO2和RuO2被认为是最好的ORR或OER催化剂，但它们的稀缺性和昂贵性极大地限制了在ZABs中的实际应用[11-15]。同时，每种材料单独不能双功能催化两种可逆氧气反应。另外，由于ORR和OER之间的竞争吸附，开发具有双功能特性的高效氧电催化剂仍然是一个挑战。

最近，通过电子调控策略开发过渡金属（TM）电催化剂用于氧电催化的工作得到了很大的努力[16-19]。电子调控策略通过平衡中间体的吸附，使电催化剂的内在活性优化的方向合理化[20]，从而促进电催化剂的活性接近火山图的顶点，根据Sabatier原理。对于TM物种，基态d带电子结构可以通过异原子掺杂的d-d和d-p轨道耦合相互作用而被扰动，其中d带中心的相对位移到费米能级（EF）（εd）决定金属氧共价性。通过调整电子结构，TM和O之间的结合能的通用缩放关系可以被打破，更接近于贵金属材料，从而展示出良好的氧电催化活性。例如，在Pt/Fe2O3中构建的Pt-Fe对与部分占据的eg轨道共享中等自旋态铁位点，由于Pt-和Fe-之间的独特耦合，这种Z方向的d-d轨道耦合被确认可加速O2的端向模式吸附和OH中间体在Pt位点的解吸，从而克服了比例关系。此外，将S 2p引入局部化的Ru-N4位点的第二配位壳中，将电子从S转移到N，增加了中心Ru原子的电子密度。Ru的这种优化的电子结构导致更多的反键态占据，从而减弱了O的吸附，同时促进了*OH的分离，以提高ORR活性[22]。尽管电子调控策略基于d-d和d-p轨道耦合的普遍性，但仍有少数研究涉及f-d轨道耦合效应与相应氧电催化机制之间的关系。

不同于d和p轨道，虽然稀土（RE）元素的4f轨道具有更高的简并度但更加局域化，但由于4f状态隐藏在原子内部并被5d和6s电子屏蔽，因此4f轨道很难被激活。然而，具有独特的4fx5dy6s2价电子构型的RE元素可以通过价f-d-p轨道耦合有效地参与电催化性能的调节和优化[23-26]。此外，RE元素具有强的亲氧性，其中价sd带与O-2p带的有效耦合允许在充当功能性掺杂剂时对氧电催化进行灵活调节[27]。尽管RE物种的前景很有前途，但仍存在一些合成障碍和固有缺陷[28, 29]。RE通常具有较大的原子半径，在高温处理过程中倾向于迁移到催化剂表面，导致活性位点的数量减少。此外，RE元素本身几乎没有作为辅助催化剂的氧电催化活性。因此，同时实现保留催化剂表面上足够的活性位点、充分利用稀土金属的促进效应以及有效耦合RE和过渡金属物种仍然是一个亟待解决的问题。

本文展示了一种基于金属有机框架（MOF）的策略，用于合成原子Nd掺杂的Co位点锚定在N掺杂的碳（Nd/Co@NC）上作为高效的双功能氧电催化剂。MOF基质中具有带负电位的有机配体实现了与正电荷RE和TM离子的强配位，从而确保了Nd和Co物种在Nd/Co@NC中的强耦合。通过将Nd掺入Co中，平衡了各种含氧中间体在可逆氧电催化过程中的吸附。合成的Nd/Co@NC在碱性介质中表现出杰出的双功能催化活性，其中OER具有10 mA cm−2的低过电位（288 mV），ORR的半波电位高达0.85 V。通过Nd/Co@NC的原位拉曼光谱研究，详细探究了OH−向Co–OOH的转变过程，通过Co-O的转变实现了平衡吸附能量。这种平衡的吸附能量归因于表面电荷的重新分布，源于Nd-4f和Co-3d在费米能级（EF）以下的独特轨道耦合，由密度泛函理论（DFT）计算验证。最后，Nd/Co@NC的潜在实用性在固态Zn-Air电池中得到了证明，展示出大功率密度和长循环寿命。