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本文開發(fā)了一種新型機(jī)械化學(xué)聚合法，以FeCl?為引發(fā)劑合成導(dǎo)電PANI。該P(yáng)ANI前驅(qū)體的直接碳化反應(yīng)生成具有分級結(jié)構(gòu)的含氮納米碳材料N-HNCs，其石墨化框架具有可調(diào)的氮含量。初級二維石墨化碳納米片經(jīng)隨機(jī)堆積形成三級三維分級多孔結(jié)構(gòu)，兼具卓越導(dǎo)電性、大比表面積、豐富質(zhì)量傳輸納米通道及可調(diào)離子擴(kuò)散界面。所得N-HNCs展現(xiàn)出媲美Pt/C和RuO?基準(zhǔn)材料的氧氣電催化性能，且顯著優(yōu)于多數(shù)已報(bào)道的無金屬碳催化劑。因此，N-HNCs可作為液態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)中可充電ZABs的高性能空氣陰極。組裝ZABs的主要性能參數(shù)——最大功率密度、比容量、長期循環(huán)耐久性及高往返能量效率——甚至超越了商業(yè)化的Pt/C串聯(lián)RuO2電催化劑驅(qū)動的ZABs，后者在無金屬電催化材料中本已表現(xiàn)卓越。本研究為開發(fā)高效穩(wěn)定的納米碳材料在電化學(xué)儲能/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用開辟了新途徑，從而確立了具有廣闊前景的功能性納米碳材料設(shè)計(jì)新原則。