氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）是燃料電池和金屬空氣電池等能量轉換系統中一個非常重要的基本反應。近些年發展的氮摻雜碳材料因可以實現較高的ORR活性，且價格低廉、原料來源豐富，在能源儲存及轉化領域中具有巨大的應用潛力。而較低的氮含量以及單一的活性物種限制了氮摻雜碳材料在金屬空氣電池中的實際應用。大量的研究轉而尋找具有更高氮含量的替代品，實驗表明氮化碳聚合物（g-C3N4）具有豐富的氮活性位點，但是導電性差、比表面積小等特征不利于該類材料在電催化及金屬空氣電池中的應用。
針對這些問題，中佛羅里達大學的Wenhan Niu博士和Yang Yang教授等人利用自上而下的合成方法制備出非晶CoSx納米顆粒修飾的g-C3N4催化劑，并將其應用于電催化和金屬空氣電池中（圖1）。他們首先通過高溫條件下氧氣刻蝕的方法合成出具有網狀結構的g-C3N4，然后進一步將g-C3N4與石墨烯混合，經過硫化等步驟制備出非晶CoSx修飾的g-C3N4催化劑。其中網狀結構能夠為g-C3N4提供較大的表面積以及反應分子傳輸通道，同時CoSx在最大程度上提高了g-C3N4表面的導電性，并實現了g-C3N4在ORR和OER中的雙功能催化作用。相關研究成果發表在Advanced Energy Materials 上，Wenhan Niu博士為論文的第一作者，中佛羅里達大學的Zhao Li和Kyle Marcus對該工作做出了同等貢獻。
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