可逆鋅空氣電池具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好和能量密度高（1084Wh kg-1）等優(yōu)勢(shì)，在便攜式交通工具和能量貯存器件使用方面潛力巨大。該電池的中心組分是驅(qū)動(dòng)氧復(fù)原反響(ORR)和析氧反響(OER)的雙功用催化劑，但存在動(dòng)力學(xué)緩慢及循環(huán)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。因而，開(kāi)展廉價(jià)、高效的雙功用催化劑，對(duì)于推動(dòng)可逆鋅空氣電池的實(shí)踐使用具有重要意義。

    氮化物，如Ni3FeN等，因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和半金屬特性，在電催化氧氣復(fù)原反響(OER)中，表現(xiàn)出優(yōu)異的功用。但將Ni3FeN使用于可逆鋅空氣電池中，面對(duì)兩個(gè)問(wèn)題：一是氮化物的ORR活性低；二是氮化物的在組成進(jìn)程（氨氣氣氛煅燒）中易聚會(huì)，難以得到更小尺度、更多活性位暴露的氮化物，阻礙其OER功用的進(jìn)一步提高。

    近來(lái)，中國(guó)科學(xué)院理化技能研究所超分子光化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研究員張鐵銳課題組選用“一舉兩得”的戰(zhàn)略，經(jīng)過(guò)引進(jìn)鈷氮共摻雜碳載體(Co,N-CNF)，有用減輕Ni3FeN在高溫組成進(jìn)程中的聚會(huì)問(wèn)題，然后縮小其尺度至14nm；同時(shí)Co,N-CNF自身具有優(yōu)秀的ORR功用。因而，Ni3FeN/Co,N-CNF復(fù)合物的OER功用顯著優(yōu)于貴金屬IrO2，ORR功用超過(guò)商業(yè)化Pt/C，該雙功用催化劑可實(shí)踐使用于可逆鋅空氣電池，并在高電流密度(50 mA cm-2)下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定作業(yè)。該戰(zhàn)略為規(guī)劃和組成多功用催化劑供給了新思路，可廣泛使用于金屬空氣電池、可充放電式燃料電池、全分化水以及其他動(dòng)力范疇。

    研究結(jié)果以3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’Cathodes為題宣布在Nano Energy上。

    研究作業(yè)得到科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究方案、國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家“萬(wàn)人方案”-青年優(yōu)秀人才支撐方案、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）等的支撐。