文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202502067
本研究提出一种基于同步氮掺杂/拔除策略的一步法制备工艺，成功构建了具有丰富五边形碳拓扑缺陷的三维氮掺杂碳气凝胶材料（NCA-Cl）。实验结果表明，该NCA-Cl 电催化剂在碱性介质（0.1 m KOH）和酸性介质（0.1 m HClO4）中均展现出优异的氧还原反应（ORR）活性，其半波电位分别达到0.89 V vs RHE 和 0.74 V vs RHE。机理研究表明，五边形碳拓扑缺陷与氮掺杂的协同效应有效调节了*OOH中间体的吸附-脱附平衡，这是提升催化性能的关键因素。基于NCA-Cl 阴极构建的水系锌-空气电池（ZAB）展现出显著的电化学性能：峰值功率密度达206.6 mW·cm-2，比容量达到810.6 mAh·g-1，且具有长达400小时的循环稳定性。此外，柔性锌-空气电池装置也展现出良好的应用潜力。
本研究通过构建碳基拓扑缺陷的策略，为开发高性能碳基电催化剂提供了新的设计思路，对推进金属-空气电池技术发展具有重要参考价值。