CN115513470A - 一种双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法与应用，将二氧化硅、氧化锌、铁盐、镍盐、二‑甲基咪唑混合球磨，然后将球磨产物洗涤干燥，再碳化处理，得到铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳(FeNi‑HPNC)电催化剂。本发明采用高能球磨，简单的机械化学方法，引入镍与单原子铁配位，调整其电子结构，所合成的催化剂具有原子级分散的双金属活性中心和丰富分级多孔结构。双金属位点的电子相互作用，可以降低氧中间体的吸附能，表现出显著的双功能氧催化活性。FeNi‑HPNC的ORR半波电位高达0.868V，OER在10mA cm‑2时电位低达1.59V，明显优于Fe‑HPNC和Ni‑HPNC单原子催化剂，甚至比贵金属催化剂更好，可以应用于燃料电池、金属‑空气电池等能量存储和转换装置。

Description

一种双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高性能化学电源及相关电池催化剂技术领域，具体涉及一种铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法与应用。
背景技术
发展清洁高效和可持续的能量储存和转换体系是解决当今世界日益加剧的能源危机和环境污染的根本出路。在众多能量储存和转换系统中，锌空气电池由于其具有能量密度高，成本低廉，环境友好等优点受到了广泛的关注。但是，锌空气电池在工作时，其空气电极处氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR）和氧气析出反应（OxygenEvolution Reaction, OER）动力学过程缓慢，通常需要高效的催化剂降低反应能垒，提高电化学反应速率。目前商用的催化剂主要是贵金属基催化剂，但是其储量稀少，价格昂贵，稳定性差等缺点限制了发展，而且一种贵金属基催化剂催化活性单一，无法同时满足多种催化反应。
目前，单原子催化剂由于其具有最高的原子利用率，不饱和配位结构，以及各种催化过程中表现出的高选择性和催化活性，已在化学、 能源及环境等领域得到了广泛研究。然而，由于单原子催化剂的单一金属位点，很难同时驱动多电子转移过程，因此，单原子催化剂要实现多功能催化性能仍然具有挑战性。近年来，通过引入第二金属原子，杂原子，或者缺陷等，可以有效的调控单原子催化剂的配位环境或电子结构，从而达到提高双功能催化活性的目的。其中, 双金属单原子催化剂(DAC)在单原子催化剂种引入第二种金属，不仅可以作为新的活性位点，还可以调控单一金属位点的电子结构，被认为是提高催化剂双功能催化效率的一种有效的策略。现有技术报道了几种基于湿化学法合成DAC的构建方法，包括溶剂热法、MOF衍生法、竞争络合策略、双溶剂离子沉积法等，目前对于双金属单原子催化剂的合成仍具有挑战，因此，研发一种工艺简单，环境友好方法制备双金属单原子催化剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法与应用。本发明不仅制备过程简便，制备出的材料活性高，稳定性好，而且成本低，环境友好，适用于较大规模生产。
本发明采用如下技术方案：
一种铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，包括如下步骤：将二氧化硅、氧化锌、铁盐、镍盐、二-甲基咪唑混合球磨，然后将球磨产物洗涤干燥，再碳化处理，得到铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂。
本发明中，以赖氨酸、十二烷、正硅酸乙酯为原料制备二氧化硅；优选的，将赖氨酸和十二烷溶解于水中，随后加入正硅酸乙酯 （TEOS），搅拌15～25 小时，然后加热老化；然后干燥，将干燥产物煅烧，得到二氧化硅。优选的，所述二氧化硅为二氧化硅球，直径为10～30 nm。
本发明中，所述铁盐为硝酸铁、镍盐为硝酸镍；氧化锌、二-甲基咪唑、铁盐、镍盐的摩尔比为 （15～20）∶（35～40）∶1∶1。
本发明中，所述球磨处理的转速为800～1200 rpm，时间为150～200分钟；优选的，球磨为间歇球磨，间隔时间为1～5分钟。
本发明中，所述碳化处理是惰性气氛（氮气或者氩气）条件下以2～8℃·min-1的升温速率由室温加热到800～1100℃，然后持续1～4小时。
本发明中，碳化处理后，将碳化产物分散在HF溶液中3～8小时，然后洗涤，得到铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂，所述电催化剂具有分级多孔碳结构。
本发明提供了一种上述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂在锌-空气电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明制备的电催化剂使用简单的机械球磨法，操作简单，无需溶剂或者只需少量溶剂，适用于大批量生产；制备电催化剂的原料来源丰富，价格远低于贵金属基催化剂；
（2）本发明制备的催化剂具有分级多孔结构，有利于电解液的浸润，暴露更多的活性位点；具有铁镍双金属活性中心，双位点的协同效应有利于促进电子转移，加速反应动力学，最终提高ORR和OER双功能催化效率。
附图说明
图1为实施例一制备的催化剂FeNi-HPNC-2的XRD衍射峰。
图2为实施例一制备的催化剂FeNi-HPNC-2的TEM和HADDF-STEM图，STEM图像和N、Ni和Fe元素映射图像。
图3为Ni-HPNC的SEM (a-b) 、TEM (c) 和HADDF-STEM(d)图。
图4为Fe-HPNC的SEM (a-b) 、TEM (c) 和HADDF-STEM(d)图。
图5为合成催化剂和商用Pt/C在0.1M KOH溶液中的ORR极化曲线(a)，相应的塔菲尔曲线(b)，通过RRDE测量获得的各种催化剂上的n值和HO2-百分比(c)，合成催化剂和商业RuO2在0.1M KOH溶液中的OER极化曲线(d)，相应的塔菲尔曲线(e) EIS结果和相应的等效电路(f)，所有合成催化剂Pt/C和RuO2的E1/2和Ej=10之间的电位差比较(g)， 10000次循环前后FeNi-HPNC-2和Pt/C的ORR极化曲线(h)， 1000次循环前后FeNi-HPNC-2和RuO2的OER极化曲线(i)。
图6为Fe-HPNC、Ni-HPNC和FeNi-HPNC-2、商用20%Pt/C和RuO2催化剂在0.1M KOH中的LSV曲线。
图7为Fe-NC、Ni-NC、FeNi-NC 和FeNi-HPNC-2催化剂在0.1 M KOH中的ORR极化曲线 (a)和OER极化曲线 (b)。
图8为不同Fe, Ni含量比的FeNi-HPNC催化剂在0.1 M KOH中的ORR (a)极化曲线、OER (b)极化曲线。
图9为FeNi-HPNC-2和Pt/C-RuO2作为空气阴极的ZABs示意图(a)。充放电极化曲线(b)和功率密度曲线图(c)。电流密度为10mA cm-2时的恒电流放电曲线(d)和对应的比容量曲线(e)。不同电流密度下的恒电流放电曲线(f)。以及在10 mA cm-2下的长期循环性能(g)。由两个串联的ZAB供电点亮LED灯泡的光学照片(h)。
具体实施方式
本发明将二氧化硅、氧化锌、二-甲基咪唑、硝酸铁和硝酸镍加入氧化锆研磨罐中，球磨，得到混合固体粉末；然后用乙醇洗涤并干燥，再将产物转移到瓷舟中，碳化处理；然后将碳化得到的粉末分散在氢氟酸溶液中，然后用去离子水反复洗涤，直到pH为7，放入真空烘箱中干燥，得到催化剂材料，为铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂。
进一步地，二氧化硅的制备如下：首先，在50～70℃下，将赖氨酸和十二烷（C12H26）溶解于水中，随后加入正硅酸乙酯 （TEOS），连续搅拌15～25小时；再将溶液转移到100℃烘箱中老化15～25小时；然后干燥，将所得产物加热到600℃持续3小时，得到二氧化硅。
本发明采用球磨法制备电催化剂，几乎不用溶剂、操作简单、对设备要求低，所制备的催化剂活性高、稳定性好，实现高效的双功能氧催化剂的制备。以下示例说明了本发明提供的球磨法结合热解制备电催化剂的方法。本发明的原料为现有产品，具体制备操作以及测试方法为常规技术。
实施例一
在60℃下，将0.146 g赖氨酸和10.88g C12H 26溶解在139 ml去离子水中，在连续搅拌下将11.51mL TEOS 加入到溶液中，保持搅拌20 小时，然后将溶液转移到100℃烘箱中老化20 小时，再干燥，将产物在空气中600℃加热3小时，得到二氧化硅，TEM图见图1a。
FeNi-HPNC催化剂的制备。采用机械化学法合成了FeNi-双金属中心催化剂。具体实验过程如下:将1.0 g上述二氧化硅、0.72 g ZnO、1.47 g 2-甲基咪唑、0.20 g Fe(NO)3·9H2O、0.14 g Ni(NO)2·6H2O (Fe/Ni的摩尔比为1∶1)以及4 ml乙醇加入到100 mL氧化锆球磨罐中，将球磨罐置于行星式球磨机(CHISHUN，QM3SP2)中，以1000 rpm的转速研磨6×30分钟（30分钟一次，共6次，间歇2分钟），然后将球磨产物用乙醇洗涤并干燥，得到FeNi-ZIF@SiO2，将其转移到瓷舟中，在氮气下以5 °C·min-1的升温速率由室温加热至1000℃，保温2 小时，然后自然冷却，得到煅烧粉末，将煅烧后的粉末均匀分散到40%的HF溶液中6小时，再用去离子水洗涤多次，直到pH为7，在烘箱中干燥过夜，得到最终产物FeNi-HPNC，命名为FeNi-HPNC-2，为铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂，SEM图见图1b。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于Fe/Ni摩尔比为1:0（只加入0.404 g Fe(NO)3·9H2O），产物催化剂命名为Fe-HPNC。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于Fe/Ni摩尔比为1:3（0.101 g Fe(NO)3·9H2O、0.218 g of Ni(NO)2·6H2O），产物催化剂命名为FeNi-HPNC-1。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于Fe/Ni摩尔比为3:1（0.303 g Fe(NO)3·9H2O、0.0726 g of Ni(NO)2·6H2O），产物催化剂命名为FeNi-HPNC-3。
实施例五
本实施例与实施例一的区别在于Fe/Ni摩尔比为0:1（只加入0.291 g Ni(NO)2·6H2O），产物催化剂命名为Ni-HPNC。
对比例一
在实施例一的基础上，省略二氧化硅，得到FeNi-NC。
在实施例二的基础上，省略二氧化硅，得到Fe-NC。
在实施例五的基础上，省略二氧化硅，得到Ni-NC。
形貌结构表征
对FeNi-HPNC-2进行了X-射线衍射分析，如图1c所示，图中显示了两个主要的衍射峰，在26° 和44°处的特征峰分别对应于碳材料的(002)和(100)晶面， 表明所制备的材料主要为碳结构。图2 (a)和(b)分别为所制备催化剂的透射电子显微镜图(TEM)和高角环形暗场-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像，可以看出，所制备的FeNi-HPNC-2呈现出分级多孔的结构，且在20nm 的孔径主要是二氧化硅的作用；HAADF-STEM 图中的亮点表明了单个的原子分散结构，且圆圈圈出的相邻亮点表明所制备的催化剂存在FeNi 双金属配位结构。图2(e)为FeNi-HPNC-2的STEM图像和N、Ni和Fe元素映射图像，说明了N、Ni和Fe在FeNi-HPNC-2催化剂中的均匀分布。图3 和图4分别为Ni-HPNC和Fe-HPNC的电子显微镜图谱，SEM(图3a-b, 图4a-b)和TEM(图3c, 图4c)结果表明所制备的Ni-HPNC和Fe-HPNC催化剂呈现出分级多孔的结构，且图中未观察到明显的金属合金或颗粒区域，结合HAADF-STEM(图3d, 图4d)中相应的单个原子亮点，进一步证明所制备的Ni-HPNC和Fe-HPNC为单原子活性位结构。
性能测试
采用具有三电极系统的CHI 760E电化学工作站对所制备的催化剂进行ORR和OER电化学性能测试，该三电极系统由作为对电极的石墨棒、作为参比电极的Ag/AgCl和作为工作电极的负载有催化剂(催化剂负载为0.4mg·cm-2)的玻璃碳电极组成。所有的电化学测试都是在0.1M KOH电解液中进行的。对于ORR，首先在N2饱和溶液和O2饱和溶液中以50 mV s-1的扫描速率进行循环伏安法测试，其次以5 mV s-1的扫描速率在1600 rpm的转速下进行线性扫描伏安(LSV)测试。对于OER，在N2饱和电解液中，以5 mV·s-1的扫描速率，电位区间为0.96~1.96 V下进行LSV测试。催化剂浆料制备：将催化剂(5mg)分散在Nafion与350 mL乙醇的混合溶液中，超声30分钟以上以形成均匀的浆料，然后涂在玻璃碳电极上，形成工作电极。以上除了催化剂为本发明实施例或者对比例产物外，其余为现有技术。本发明实施例中极化曲线的所有电位都转换为可逆氢电极(RHE, ERHE = E Ag/AgCl + E0Ag/AgCl +0.059pH)。
图5为测试结果。LSV结果(图5a)表明，Fe-HPNC和Ni-HPNC的ORR活性相对较低，半波电位(E1/2)分别为0.848V和0.785V。而双金属位点的FeNi-HPNC-2催化剂表现出较高的ORR活性，E1/2值为0.868V，甚至高于商用Pt/C(碳上含20%Pt，E1/2=0.858V)。Tafel斜率(图3b)进一步证明了双原子位催化剂FeNi-HPNC-2的动力学活性，该斜率为54 mVdec-1，小于单原子位的Fe-HPNC(57 mV dec-1)以及Ni-HPNC (74 mV dec-1)催化剂；所制备催化剂的过氧化物种类的产率和电子转移数如图3c所示，FeNi-HPNC-2的HO2 -产率低于5%，且电子转移数接近4.0，表明其具有优异的四电子选择性。催化剂的OER活性如图3d所示，双金属位点的FeNi-HPNC-2在10mA cm-2的电流密度下表现出0.36V的过电位(Ej=10),远低于单原子位点的Fe-HPNC (Ej=10=0.49V) 和Ni-HPNC (Ej=10=0.56V)催化剂，甚至低于商用RuO2催化剂(Ej=10=0.39V)，证明双金属位点的FeNi-HPNC-2具有较好的OER活性。在OER相应的Tafel斜率中，与Fe-HPNC(123 mV dec-1)、Ni-HPNC(317 mV dec-1)和RuO2(105 mV dec-1)催化剂相比，FeNi-HPNC-2显示出最小的Tafel斜率数值83 mV dec-1，表明其具有良好的OER动力学。用电化学阻抗谱（EIS）进一步研究了OER动力学。双金属位点的FeNi-HPNC-2的半圆直径明显小于对照催化剂，表明在OER过程中整体阻抗较低，反应动力学较快。除此之外，我们还通过OER的Ej＝10与ORR的E1/2之间的电位差值评估了催化剂的双功能催化活性(∆E)。如图6所示，双金属位点的FeNi-HPNC-2的∆E值(0.72V)明显小于单原子位点的Fe-HPNC (∆E=0.88V)，Ni-HPNC(∆E=1.00V)以及商用Pt/C(∆E＝0.90V)、RuO2(∆E=1.02V)，表明其优异的双功能催化活性。此外，还测量了FeNi-HPNC-2的耐久性，并将其与商用Pt/C和RuO2的耐久性进行了比较。ORR加速降解试验的结果，在循环了10 k 圈CV后，商用20%Pt/C表现出显著的活性下降，E1/2下降了42 mV，而双金属位点的FeNi-HPNC-2中仅显示出轻微的活性损失(E1/2下降2 mV)，证明了FeNi-HPNC-2对ORR的优越稳定性。对OER的稳定性也进行了同样的测试，双金属位点的FeNi-HPNC-2在1000 圈CV循环后的表现出小的电位降(36 mV), 而商业RuO2在相同条件下电位损失了130 mV，证明FeNi-HPNC-2具有优异的OER稳定性。
碱性条件下的FeNi-HPNC， Fe-HPNC以及Ni-HPNC的电化学性能结果表明中，双金属位点的FeNi-HPNC具有优于单原子Fe-HPNC, Ni-HPNC氧还原催化活性，其半波电位为0.868V，极限电流密度为5.38 mA·cm-2。FeNi-HPNC不仅具有的优异的ORR活性，它还显示出良好的电催化OER活性。 FeNi-HPNC在10 mA cm-2的电流密度下的过电势为0.36V，低于Fe-HPNC 的0.49V 、Ni-HPNC 0.56V。说明双金属位点的FeNi-HPNC催化剂具有优异的双功能氧催化活性，说明本发明合成的催化剂具有高的实际应用价值。
进一步测试了未添加二氧化硅的电催化剂和不同Ni负载量的电催化剂的双功能氧催化活性。图7显示了Fe-NC、Ni-NC和FeNi-NC电催化剂的ORR和OER性能。双金属位点的FeNi-NC表现出明显高于Fe-NC和Ni-NC催化剂的双功能催化活性(∆E＝0.80V)，证明了Fe-Ni双原子位点的协同效应，有利于促进电子转移，加速反应动力学。而在添加了模板二氧化硅后，获得了分级多孔结构，增大了比表面积，有利于催化活性位点的暴露，使获得的FeNi-HPNC-2相较于未添加二氧化硅的双金属FeNi-NC具有更高的双功能氧活性(∆E＝0.72V)。此外，FeNi HPNC中特定的Fe/Ni摩尔比对于促进氧催化活性的ORR和OER非常重要(图8)。与FeNi-HPNC-1 (E1/2=0.847, Ej=10=0.38V)和FeNi-HPNC-3(E1/2=0.862, Ej=10=0.0.37V) 相比，Fe/Ni摩尔比为1的FeNi-HPNC-2表现出相对优异的ORR(E1/2=0.868V)以及OER(Ej=10=0.36V)活性，双功能氧活性∆E为0.72V)。
催化剂在锌-空气电池中的应用
将合成的催化剂(1mg)和乙炔黑(0.25mg)分散在10µL Nafion (5 wt.%)与250µL乙醇的混合溶液中，超声处理1小时，得到浆料。将催化剂浆料以1mg·cm-2的负载量均匀的滴在碳纸上，作为锌空气电池的阴极，以打磨过的锌板作为阳极。可充电锌空气电池由空气阴极、锌阳极和含有0.2M乙酸锌的6.0 M KOH电解质构成，组装方法为常规技术。
图9为可充电锌空气电池性能测试结果。利用FeNi-HPNC-2催化剂作为空气阴极和锌阳极构建了可充电锌空气电池（ZAB），自组装ZAB的配置如图9a所示。此外，还组装了Pt/C-RuO2作为空气阴极的催化剂以进行比较。图9b的充放电极化曲线表明，与Pt/C-RuO2催化剂组装的ZAB相比，在300 mA cm-2的电流密度下，基于FeNi-HPNC-2的ZAB显示出较低的充电电压和较高的放电电压，且极化电压间隙较小，表明FeNi-HPNC-2具有更好的电池性能。图9c显示基于FeNi-HPNC-2的ZAB具有240 mW cm-2的最高功率密度，优于Pt/C- RuO2 (200 mWcm−2)。图9d中，基于FeNi-HPNC-2的ZAB表现有较高的开路电压(1.48 V), 且在10mAcm-2电流密度下能持续放电超过40小时，而Pt/C-RuO2基ZAB在放电30小时后观察到明显的电压降，表明基于FeNi-HPNC-2的ZAB更加稳定。此外，如图9e所示，基于FeNi-HPNC-2的ZAB也表现出更高的比容量(815.8 mAh g-1)，优于Pt/C-RuO2的ZAB(713.9 mAh g-1)。不同电流密度的电池性能如图9f所示，与Pt/C-RuO2的ZAB相比，基于FeNi-HPNC-2的ZAB显示出更高且更稳定的放电电压平台，尤其是在大电流密度下，这表明FeNi-HP-2组装的ZAB具有优异的倍率性能。通过放电30分钟和充电30分钟的循环充放电测量进一步评估ZAB的循环耐久性。图9g中显示的结果表明，基于FeNi-HPNC-2的ZABs在前几个循环中提供了0.82 V的较小充放电电位间隙(放电平台为1.16 V，充电平台为1.98 V)，以及58.6%的良好电压效率(放电电压与充电电压的比率)， 且在持续循环超过250小时，表现出优异的长期稳定性。与之相反，基于Pt/C-RuO2的ZAB的电池只能稳定循环150小时。如图9h所示，两个基于FeNi-HPNC-2的ZABs串联，可以持续为LED灯泡显示器供电(2.5 V)，表明FeNi-HPNC-2具有潜在的商业应用前景。
XRD、Raman、BET、SEM、HAADF-STEM、以及ORR+OER+Zn-空气的测量结果表明：采用本发明方法所制备的铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂(FeNi-HPNC)，合成方法简单、成本低廉、且具有较高的双功能氧催化活性，对于低成本双金属单原子催化剂的发展起到一定的推动作用。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
尽管已经报道了几种基于湿化学合成方法的DAC构建方法，包括溶剂热法、MOF衍生法、竞争络合策略、双溶剂离子沉积法等，但合理设计和制造具有高催化活性的DAC仍然是一个巨大挑战。可控合成碳基体中均匀分散的双金属原子，具有可扩展性，对于DAC的应用具有重要意义。本发明首次提出的机械力化学策略被证明是一种简单有效的大规模合成高稳定性铁原子囊的方法。在这一贡献中，通过引入镍原子，本发明提出了一种技术上和经济上可行的机械力化学策略，以制备锚定在分级多孔氮掺杂碳（FeNi HPNC）上的双原子铁镍位点，通过限定控制铁镍比，具有优化的双原子铁镍位点的FeNi- HPNC对ORR和OER显示出优异的双功能催化活性。实现了0.72V的低过电位（对于ORR为E1/2=0.868V，对于OER为Ej=10=1.59V），优于单原子催化剂Fe-HPNC和Ni-HPNC，甚至大于贵金属催化剂。此外，以FeNi-HPNC为空气阴极催化剂的实用可充电锌-空气电池具有优异的功率密度和循环稳定性。

Claims (10)

1.一种铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将二氧化硅、氧化锌、铁盐、镍盐、二-甲基咪唑混合球磨，然后将球磨产物洗涤干燥，再碳化处理，得到铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂。
2.根据权利要求1所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于：以赖氨酸、十二烷、正硅酸乙酯为原料制备二氧化硅；所述二氧化硅为二氧化硅球，直径为10～30 nm。
3.根据权利要求1所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于：所述铁盐为硝酸铁、镍盐为硝酸镍；氧化锌、二-甲基咪唑、铁盐、镍盐的摩尔比为 （15～20）∶（35～40）∶1∶1。
4.根据权利要求1所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于：所述球磨的转速为800～1200 rpm，时间为150～200分钟。
5.根据权利要求1所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法，其特征在于：所述碳化处理是惰性气氛条件下以2～8℃·min-1的升温速率由室温加热到800～1100℃，然后持续1～4小时；碳化处理后，将碳化产物分散在HF溶液中3～8小时，然后洗涤，得到铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂。
6.根据权利要求1所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂的制备方法制备的电催化剂，其特征在于：所述电催化剂具有分级多孔碳结构。
7.一种可充电电池，其特征在于，所述空气电池的阴极催化剂为权利要求6所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂。
8.权利要求6所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂在双功能氧催化中的应用。
9.权利要求6所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂在制备锌-空气电池中的应用。
10.权利要求6所述铁镍双金属单原子氮掺杂多孔碳电催化剂在提升锌-空气电池稳定性中的应用。
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