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開發高效穩定的氧還原（ORR）、電化學析氧 （OER）和電化學析氫（HER）三功能電催化劑是實現電可充鋅空電池和電解水的關鍵。氮摻雜碳包覆雙金屬合金（bimetallic alloy@NC）由于具有優異的電催化活性和穩定性，是非常有潛力的三功能電催化劑。但是，目前對于bimetallic alloy@NC這個電催化體系中雙金屬和不同形式氮的相互作用仍不甚明確，例如不同形式氮是如何影響三功能電催化性能？雙金屬又是如何影響氮摻雜？雙金屬合金是否直接參與反應？

本文通過一步熱解CoFe-MOF/C3N4合成了富含CoFe雙金屬活性位點和高含量石墨化氮的氮摻雜石墨化碳納米片包覆的CoFe納米合金（CoFe@NC/NCHNSs）三功能電催化劑，并通過實驗和DFT計算證實CoFe@NC/NCHNSs優異的ORR、OER和HER電催化性能是由于CoFe雙金屬和石墨化氮在的協同作用。研究還發現，Co和Fe的引入分別具有錨定N物種和促進石墨化N生成的重要作用。因此，CoFe雙金屬的引入對高含量石墨N的形成起到了至關重要的促進作用，從而進一步提高了電催化活性。該催化劑展現出0.92 V的ORR半波電位，以及10 mA cm-2電流密度下低的OER（285 mV）和HER過電勢（120 mV）。由催化劑組裝的液態鋅空電池和水電解槽均具有優異的活性和穩定性；組裝的固態鋅空電池的開路電壓為1.46V，功率密度達到125mW cm-2。采用該催化劑組裝的鋅空電池和水電解槽表現出的優異的催化活性和穩定性，證明了其在實際應用方面具有廣闊的前景。

浙江師范大學2021屆碩士畢業生王賽君，王海燕博士和黃傳奇博士為共同第一作者，胡勇教授為通訊作者。課題組成員王海燕博士自2019年12月入職生化學院以來，以第一作者或通訊作者身份在Appl. Catal. B: Environ., Nano Energy, J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., J. Energy Chem., Since China Mater.等期刊上發表研究論文9篇，其中頂級期刊6篇。相關研究成果得到了國家自然科學基金、浙江省“萬人計劃”科技創新領軍人才項目和浙江師范大學自主設計科學研究項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120512