锌-空气电池是最具应用前景的新型电化学能源，但作为其阴极过程的氧还原反应本身的动力学迟缓，导致锌-空气电池的实际应用受到严重限制。因此，制备低成本、高活性的阴极氧还原催化剂对实现锌-空气电池的高性能应用具有极大的研究意义。

▲无金属的氮磷共掺杂的碳纳米片复合物的TEM形貌

近日，湖南科技大学化学化工学院的易清风教授研究团队利用简单的热解过程，制备了无金属的氮磷共掺杂的碳纳米片复合物，将其作为阴极催化剂应用于锌-空气电池，获得了优异的放电性能。以双氰胺作为碳氮源，三苯基磷为磷源，以氯化钠为造孔剂，经高温热解后得到氮磷共掺杂的碳纳米片复合物，其厚度约为1.29nm。经测试，催化剂对氧还原反应具有优异的电催化活性，各项指标达到商品Pt/C。将催化剂作为阴极材料，应用于自组装的锌-空气电池，电池开路电压为1.52 V，最大功率密度达到302 mW cm²，比容量达到801 mA h gZn^-1。此外，电池在不同放电电流下均表现出良好的稳定性。本工作为制备新型的碳氮复合物纳米材料，并应用于电化学新能源体系提供了新的策略。

▲以碳纳米片复合物为阴极催化剂研制的锌-空气电池的充放电性能

这一成果近期发表在可持续能源类刊物Sustainable Energy Fuels 上（Aling Chen, Qingfeng Yi *, Kuang Sheng, Yuebing Wang, Jiangchuan Chen, Kaiwen Xiang, Huidong Nie and Xiulin Zhou. Nitrogen and phosphorus co-doped ultrathin carbon nanosheets as superior cathode catalysts for Zn–air batteries，Sustainable Energy Fuels, 2021, 5, 2458–2468），文章第一作者为湖南科技大学19级研究生陈阿玲，通信作者为易清风教授。该工作得到了国家自然科学基金（No. 21875062）和湖南省重点领域研发计划项目（2019GK2034）的资助。