中國粉體網訊 可充電式鋅-空氣電池由于其較高的能量密度，是一類具有重要發展前景的儲能器件。其中產氧和氧還原反應是該類電池的核心：在放電過時，氧分子被還原而金屬被氧化至電解質中，而反之為充電過程。產氧和氧還原反應的效率問題是鋅空氣電池的最大挑戰之一。
高效的雙功能產氧和氧還原催化劑無疑對上述兩個過程的高效進行提供了可能。而目前的貴金屬基的催化劑雖效率較高，但其價格和使用壽命的兩大缺陷極大地限制了其作為該類催化劑的應用。
近期報道表明，生物基介孔碳材料可作為雙功能催化劑用于產氧和氧還原催化反應中。通常認為，碳材料能夠有效應用于該類反應，是由于外來雜原子的摻雜可引起其電子結構變化而提高其催化性能。但體系外的雜原子摻雜通常兼容性不好，導致其摻雜比例不高以及均勻度較差，從而影響催化劑的實際效果。
近期，復旦大學先進材料實驗室和化學系的鄭耿鋒教授課題組，利用環境友好的雞蛋生物質作為原材料，通過一步溫和、高通量的噴霧干燥方法，制備出一種具有介孔結構的微米碳球。由于雞蛋中具有豐富的氨基酸，卵磷脂以及膽固醇等，同時制備過程中加入了正硅酸乙酯作為造孔劑，因此在形成溶膠、噴霧干燥后制備出的碳球為多種元素（N，P，O，Fe等）共摻雜的介孔碳微球。該摻雜碳微球作為雙功能的產氧和氧還原催化劑，表現出了較低的起始電位、較高的電流密度，以及較小的塔菲爾斜率和較好的穩定性。此外，作者們將該雙功能催化劑作為電極材料，應用于可充電式鋅-空氣電池中，在三十個充放電循環后，仍保持1V以上的輸出電壓。
該工作為開發生物基碳材料在能源的高效存儲和利用等方向提供了更多的思路。同時，該類自摻雜的介孔碳微球材料在其它研究應用領域，如鋰離子電池、超級電容器、吸附等方面，也具有潛在的應用前景。
