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，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上述兩個過程的高效進行提供了可能。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際效果。 

近期，復(fù)旦大學(xué)先進材料實驗室和化學(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為多種元素（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和利用等方向提供了更多的思路。同時，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、超級電容器、吸附等方面，也具有潛在的應(yīng)用前景。