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随着诸如石化之类的不可再生资源不断地减少和环境污染日益严重,人们越来越重视储能器件的发展。锌空气电池是最有前途的储能器件之一。锌空气电池中具有两个重要的反应:氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER),影响这两种反应关键是在于电池中的催化剂。故,开发低成本的双功能电催化剂是促进锌空气电池发展的关键。其中,多孔碳材料和过渡金属硫化物展现出了优异的电化学和物理性能,利用这些特性进行设计双功能电催化剂将会有效改善催化剂的ORR/OER性能。基于此,本文研究了以多孔碳/过渡金属硫化合物为电催化剂的锌空气电池储能装置的设计与制备。研究结果和内容如下:(1)在这里,我们以葡萄糖作为碳源,利用SiO2于作为硬模板,制备出N和S共掺杂多孔碳(NSC)。利用NSC的比表面积,通过吸附和高温退火实现了Fe7S8纳米颗粒均匀地负载NSC上。所获得的Fe7S8/NSC具有三维互联多孔结构,并具有卓越的电催化活性,具有优于市售Pt/C的ORR活性以及与RuO2相当的OER活性。此外,用Fe7S8/NSC催化剂制备出的锌空气电池(ZAB),显示能够循环65小时(195个循环)在10 mA cm-2的恒定电流密度充放电和135 mA cm-2的优异峰值功率密度。(2)以长寿命、高催化活性和商业应用为目标,来合理设计高效、经济且耐用的双功能氧电催化剂,对于可充电锌空气电池(ZAB)的大规模应用是至关重要的。在这里,我们采用了一种新颖且简单的方法,合成了鱼骨衍生的N,S共掺杂互连碳纳米纤维网络,这种独特结构对催化性能的提高起着重大作用。为了进一步的提高双功能催化活性,我们将其分别于(Fe,Co,Ni)9S8和CoS2纳米颗粒复合。最后发现(Fe,Co,Ni)9S8/NSCFs更适合作为电池的阴极材料。所得的(Fe,Co,Ni)9S8/NSCFs具有较大的比表面积(750 m2 g-1)、界限分明的相互连接的纳米纤维网络结构和高电导率,其中(Fe,Co,Ni)9S8和带有N和S杂原子共掺杂的NSCFs之间具有协同化学耦合作用。如所预期的那样,在碱性介质中,获得了出色的催化活性和对ORR和OER的出色耐久性。其半波电位和过电位(在10 mA cm-2时)分别为0.82 V和0.39 V。当作为空气阴极应用在一次液体ZAB中时,具有出色的性能,开路电势为1.482 V,比容量为778 mAh g-1,峰值功率密度为158 mW cm-2,循环稳定性为360个循环周期超过了商业Pt/C+RuO2提供的循环周期。此外,基于我们最新开发的凝胶电解质,基于(Fe,Co,Ni)9S8/NSCFs自制的全固态ZAB具有出色的电池容量和功率密度,以及出色的耐久性和可弯曲性。基于(Fe,Co,Ni)9S8/NSCFs的可充电ZAB供电的数字显示屏可以在扭曲,挤压,燃烧和刺穿状态下稳定工作,说明我们所制备的柔性全固态锌空气电池在可穿戴式储能应用方面具有很大的优势。