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鍵挑戰。同時提高ORR效能和傳質的一個有前途的策略是構建具有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奈米多孔氮摻雜碳，該材料具有雙連續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。小的多孔形態導致高達7。20at%的高氮摻雜劑濃度。這反過來又顯示出商業鉑/碳可比的ORR效能以及在鹼性介質中令人滿意的耐久性。使用這些奈米多孔碳催化劑作為空氣電極，組裝了全固態柔性鋁-空氣電池，測量的最大功率密度達到130。5毫瓦每平方釐米，而使用商用鉑/碳標準時為106。2毫瓦每平方釐米。

該研究為製備具有雙連續奈米孔道的三維氮摻雜碳提供了一種有效的方法，可廣泛應用於行動式和柔性器件。

論文連結：

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開放孔隙率的三維奈米孔摻氮碳。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，製得的三維奈米孔炭的孔徑為35 nm。由於N摻雜量高、比表面積大、孔隙率高，因此3D奈米多孔碳基全固態鋁空氣電池表現出優異的放電效能，達到是130。5 mW cm2的大功率密度。

這項工作為合成三維雙連續奈米多孔摻氮碳材料提供了一條新的途徑，可用於各種電化學器件中潛在的催化劑。

（文：SSC）

圖1|製備和形態表徵。

圖2|結構和化學特性

圖3| ORR效能

圖4| 全固態鋁空氣電池效能

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