鋅空氣電池（ZABs）具有價格低廉、安全性能好和能量密度高等優(yōu)勢，被認為是極具發(fā)展前景的新一代儲能器件。ZABs性能主要受限于其空氣電極上動力學緩慢的氧還原反應（ORR）與氧析出反應（OER）及其反應物/產物的擴散路徑與電子傳輸效率。因此，研發(fā)低成本且高性能的多功能空氣電極應用于ZABs，備受科研工作者的關注。
在碳基底上錨定催化活性物質是研發(fā)空氣電極催化劑最有效的方法，其中：碳載原子Fe-N4團簇是一類目前最高效的非貴金屬ORR催化劑，碳載FeNi氫氧化物是一類目前最有前景的非貴金屬OER催化劑。因此，二者結合的復合催化劑有望同時實現(xiàn)ORR/OER的雙催化功能。石墨烯作為一種典型的碳材料，具有高的比表面積及優(yōu)異的導電性能，在電化學儲能領域展現(xiàn)出巨大的應用前景。其中，三維石墨烯網絡作為電極材料，可大幅縮短擴散路徑和降低界面電阻，從而提高儲能器件的性能。
基于此，本工作提出自支撐三維互連石墨烯網絡錨定Fe-N4團簇和FeNi氫氧化物作為空氣電極的策略，通過在泡沫鎳上催化生長石墨烯并將還原氧化石墨烯填充到泡沫孔隙中，形成了一個傳質速率快且高導電性的三維互連石墨烯網絡，隨后利用該網絡錨定含有Fe-N4位點（鐵酞菁）和FeNi氫氧化物，分別用于促進放電過程中的ORR和充電過程中的OER，實現(xiàn)高性能多功能空氣電極的構建。實驗研究結合理論研究證明了研制的空氣電極在水系和柔性固態(tài)ZABs應用上具有良好的實用性，并揭示其高電催化活性的內在原因。
NF@GF/rGO-FePc||FeNi的制備及形貌結構表征
上述研究以“Three-Dimensional Interconnected Graphene Network-Based High-Performance Air Electrode for Rechargeable Zinc-Air Batteries”為題，發(fā)表在SusMat（IF=28.4）上。論文的第一作者為我院2021級碩士研究生安佳興，通訊作者為我院李金成副教授、昆明理工大學材料學院榮菊副教授及中國科學院金屬研究所劉暢研究員。該研究工作得到了國家自然科學基金（52102046）及云南省優(yōu)秀青年基金項目（202301AW070016）的資助。
論文鏈接：http://doi.org/10.1002/sus2.201
