催化氧還原反應(ORR)和加速氧擴散是對金屬-空氣電池中陰極催化劑要求的兩個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。同時提高ORR性能和傳質(zhì)的一個有前途的策略是構(gòu)建具有ORR活性化學摻雜劑和3D互連孔隙率的碳基催化劑。

　　來自哈爾濱工業(yè)大學（深圳），日本筑波大學的科研人員報道了一種由聚苯胺輔助模板法制備的三維納米多孔氮摻雜碳，該材料具有雙連續(xù)的孔隙率和互連的開孔通道。聚苯胺可以有效抑制表面擴散模板粗化，從而獲得35 nm的小孔徑。小的多孔形態(tài)導致高達7.20at%的高氮摻雜劑濃度。這反過來又顯示出商業(yè)鉑/碳可比的ORR性能以及在堿性介質(zhì)中令人滿意的耐久性。使用這些納米多孔碳催化劑作為空氣電極，組裝了全固態(tài)柔性鋁-空氣電池，測量的最大功率密度達到130.5毫瓦每平方厘米，而使用商用鉑/碳標準時為106.2毫瓦每平方厘米。該研究為制備具有雙連續(xù)納米孔道的三維氮摻雜碳提供了一種有效的方法，可廣泛應用于便攜式和柔性器件。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.1002/adfm.202103632

　　綜上所述，本文采用聚苯胺輔助的方法制備了具有雙連續(xù)開放孔隙率的三維納米孔摻氮碳。聚苯胺層可以有效地抑制了Mn2O3模板在800~1000°C熱解過程中因擴散而導致的顆粒粗化和孔膨脹效應，制得的三維納米孔炭的孔徑為35 nm。由于N摻雜量高、比表面積大、孔隙率高，因此3D納米多孔碳基全固態(tài)鋁空氣電池表現(xiàn)出優(yōu)異的放電性能，達到是130.5 mW cm?2的大功率密度。這項工作為合成三維雙連續(xù)納米多孔摻氮碳材料提供了一條新的途徑，可用于各種電化學器件中潛在的催化劑。（文：SSC）

　　圖1|制備和形態(tài)表征。

　　圖2|結(jié)構(gòu)和化學特性

　　圖3|ORR性能

　　圖4|全固態(tài)鋁空氣電池性能