中國粉體網(wǎng)訊  可充電式鋅-空氣電池由于其較高的能量密度，是一類具有重要發(fā)展前景的儲(chǔ)能器件。其中產(chǎn)氧和氧還原反應(yīng)是該類電池的核心：在放電過時(shí)，氧分子被還原而金屬被氧化至電解質(zhì)中，而反之為充電過程。產(chǎn)氧和氧還原反應(yīng)的效率問題是鋅空氣電池的最大挑戰(zhàn)之一。

高效的雙功能產(chǎn)氧和氧還原催化劑無疑對(duì)上述兩個(gè)過程的高效進(jìn)行提供了可能。而目前的貴金屬基的催化劑雖效率較高，但其價(jià)格和使用壽命的兩大缺陷極大地限制了其作為該類催化劑的應(yīng)用。

近期報(bào)道表明，生物基介孔碳材料可作為雙功能催化劑用于產(chǎn)氧和氧還原催化反應(yīng)中。通常認(rèn)為，碳材料能夠有效應(yīng)用于該類反應(yīng)，是由于外來雜原子的摻雜可引起其電子結(jié)構(gòu)變化而提高其催化性能。但體系外的雜原子摻雜通常兼容性不好，導(dǎo)致其摻雜比例不高以及均勻度較差，從而影響催化劑的實(shí)際效果。 

近期，復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)系的鄭耿鋒教授課題組，利用環(huán)境友好的雞蛋生物質(zhì)作為原材料，通過一步溫和、高通量的噴霧干燥方法，制備出一種具有介孔結(jié)構(gòu)的微米碳球。由于雞蛋中具有豐富的氨基酸，卵磷脂以及膽固醇等，同時(shí)制備過程中加入了正硅酸乙酯作為造孔劑，因此在形成溶膠、噴霧干燥后制備出的碳球?yàn)槎喾N元素（N，P，O，Fe等）共摻雜的介孔碳微球。該摻雜碳微球作為雙功能的產(chǎn)氧和氧還原催化劑，表現(xiàn)出了較低的起始電位、較高的電流密度，以及較小的塔菲爾斜率和較好的穩(wěn)定性。此外，作者們將該雙功能催化劑作為電極材料，應(yīng)用于可充電式鋅-空氣電池中，在三十個(gè)充放電循環(huán)后，仍保持1V以上的輸出電壓。

該工作為開發(fā)生物基碳材料在能源的高效存儲(chǔ)和利用等方向提供了更多的思路。同時(shí)，該類自摻雜的介孔碳微球材料在其它研究應(yīng)用領(lǐng)域，如鋰離子電池、超級(jí)電容器、吸附等方面，也具有潛在的應(yīng)用前景。