該研究以氧化石墨烯和石墨相氮化碳納米片為原料，經(jīng)水熱自組裝和高溫?zé)崽幚碇苽淞烁呖兹荩?.43 cm-3 g-1）的氮摻雜石墨烯氣凝膠。該材料富吡啶氮、富缺陷，氧還原性能超越商業(yè)鉑碳催化劑，同時(shí)也表現(xiàn)出較好的氧析出活性。組裝的鋅-空氣電池能量密度高達(dá)872.3 Wh kg-1，連續(xù)循環(huán)充放電234次后活性沒(méi)有明顯衰減，可媲美貴金屬鉑碳+銥碳催化劑。理論計(jì)算首次發(fā)現(xiàn)吡啶氮和空位缺陷的協(xié)同催化機(jī)制，相比其它構(gòu)型的碳，4個(gè)吡啶氮協(xié)同的空位毗鄰的碳催化活性最高，過(guò)電勢(shì)最低（ORR:0.28V；OER:0.28V）。該研究為設(shè)計(jì)高性能可充式鋅-空氣電池非金屬催化劑提供了借鑒。該成果近日被《科技日?qǐng)?bào)》和《中國(guó)科技網(wǎng)》等國(guó)家媒體報(bào)道。

金屬-空氣電池是一種將金屬和空氣中氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源，具有能量密度高、安全、價(jià)廉、資源豐富、綠色環(huán)保、放電壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。目前，一次鋅-空氣電池已用于助聽(tīng)產(chǎn)品、航海燈標(biāo)和鐵路信號(hào)裝置等電子設(shè)備。不過(guò)，使用鉑和銥等貴金屬為催化劑的可充式鋅-空氣電池，因催化劑價(jià)格高昂，而影響了其在手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)性電子產(chǎn)品及電動(dòng)汽車(chē)、無(wú)人機(jī)等載運(yùn)工具中的應(yīng)用。

<span "="" style="font-size: 12pt;">雷永鵬簡(jiǎn)介：2017年從國(guó)防科技大學(xué)轉(zhuǎn)業(yè)成為中南大學(xué)特聘教授。雷永鵬，男，1982年生。2011年畢業(yè)于國(guó)防科技大學(xué)，獲材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，博士論文被評(píng)為湖南省優(yōu)秀博士學(xué)位論文（2014）。研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)/功能纖維及其復(fù)合材料、光/電能源催化材料。先后主持國(guó)家自科基金項(xiàng)目等22項(xiàng)，已發(fā)表SCI論文50余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)。共同指導(dǎo)全軍優(yōu)秀碩士學(xué)位論文2篇，指導(dǎo)立項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng)。