开发高效稳定的氧还原（ORR）、电化学析氧 （OER）和电化学析氢（HER）三功能电催化剂是实现电可充锌空电池和电解水的关键。氮掺杂碳包覆双金属合金（bimetallic alloy@NC）由于具有优异的电催化活性和稳定性，是非常有潜力的三功能电催化剂。但是，目前对于bimetallic alloy@NC这个电催化体系中双金属和不同形式氮的相互作用仍不甚明确，例如不同形式氮是如何影响三功能电催化性能？双金属又是如何影响氮掺杂？双金属合金是否直接参与反应？

本文通过一步热解CoFe-MOF/C3N4合成了富含CoFe双金属活性位点和高含量石墨化氮的氮掺杂石墨化碳纳米片包覆的CoFe纳米合金（CoFe@NC/NCHNSs）三功能电催化剂，并通过实验和DFT计算证实CoFe@NC/NCHNSs优异的ORR、OER和HER电催化性能是由于CoFe双金属和石墨化氮在的协同作用。研究还发现，Co和Fe的引入分别具有锚定N物种和促进石墨化N生成的重要作用。因此，CoFe双金属的引入对高含量石墨N的形成起到了至关重要的促进作用，从而进一步提高了电催化活性。该催化剂展现出0.92 V的ORR半波电位，以及10 mA cm-2电流密度下低的OER（285 mV）和HER过电势（120 mV）。由催化剂组装的液态锌空电池和水电解槽均具有优异的活性和稳定性；组装的固态锌空电池的开路电压为1.46V，功率密度达到125mW cm-2。采用该催化剂组装的锌空电池和水电解槽表现出的优异的催化活性和稳定性，证明了其在实际应用方面具有广阔的前景。

浙江师范大学2021届硕士毕业生王赛君，王海燕博士和黄传奇博士为共同第一作者，胡勇教授为通讯作者。课题组成员王海燕博士自2019年12月入职生化学院以来，以第一作者或通讯作者身份在Appl. Catal. B: Environ., Nano Energy, J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., J. Energy Chem., Since China Mater.等期刊上发表研究论文9篇，其中顶级期刊6篇。相关研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省“万人计划”科技创新领军人才项目和浙江师范大学自主设计科学研究项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120512