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锌-空气电池是较好的能量转换装置,但其阴极催化剂较高的价格、较差的稳定性限制了广泛应用,水环境中的有机染料是主要的污染物,因缺少合适的催化剂,有机染料的降解效率非常低,因此,设计和合成成本较低、电化学活性较好、有机物污染物催化降解效率较高的多功能催化剂具有重要意义。本文以Fe3O4@PZS@ZIF-67为前驱体,以碳化、酸化和二次碳化后得到的微球作为多功能催化剂,研究微球的电化学催化性能和催化降解有机染料的性能。本文首先合成前驱体Fe3O4@PZS@ZIF-67,对前驱体进行碳化、酸化和二次碳化处理,研究处理过程中微球的成分和结构发生的变化。结果显示,碳化后形成包覆Fe纳米粒子的Fe3O4/Co-NPS微球,酸化后形成了包覆Fe3P和Co2P的Fe/Co-NPS多孔碳球,二次碳化后形成了以Fe、Co2P和 Fe3P 晶体颗粒为核的 FeCo@C MS 微球。Fe3O4/Co-NPS、Fe/Co-NPS和FeCo@C MS微球中的元素成分和状态发生了变化,微球都具有介孔结构,BET比表面积和孔体积发生了变化。FeCo@C MS在碱性溶液中的氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)性能较好,起始位势(E0)为1.04V,半波电位(E1/2)为0.85 V,接近商用Pt/C催化剂(E0:1.02 V,E1/2:0.86 V),稳定性和耐甲醇性较好,氧析出反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)性能也较好。FeCo@C MS在酸性溶液中的ORR性能也较好。FeCo@C MS的析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)性能较好,电流密度为10 mA Cfcm-2时,过电势为0.22 V、塔菲尔斜率为66 mV dec-1、阻抗为19.26 Ω,电解12 h后,电压仅下降29 mV,稳定性较好。以FeCo@C MS为阴极催化剂的锌-空气电池,开路电压达到1.34 V,功率密度最大值为86.09 mWcm-2,比容量和能量密度分别达到503 mAh g-1Zn和639 Wh kg-1Zn,电池耐用性较好。Fe3O4/Co-NPS是有效的罗丹明B(Rhodamine B,RhB)降解的催化剂,催化速度较快,RhB在18 min内可完全降解,FeCoOx FeCoPx为催化活性位点,杂原子掺杂的碳质壳对催化有重要的作用。Fe3O4/Co-NPS对亮蓝(Bright Blue,BB)和亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)也有较好的催化效率,催化体系中SO4·-为主要的活性自由基,Fe3O4/Co-NPS循环5次后,RhB仍可以在30 min内完全催化降解,Fe3O4/Co-NPS可重复使用。