锌-空气电池因其结合了高比能量和功率密度、低成本、运行安全以及相对温和的环境属性而引人注目[[1], [2], [3], [4], [5]]。尽管前景广阔，但该技术在实际应用中面临一个主要瓶颈：空气阴极处缓慢的氧还原反应显著制约了电池的整体性能[[6], [7], [8], [9], [10]]。Pt基材料仍然是传统的ORR基准，能够高效地介导四电子路径，但储量有限、价格昂贵以及耐久性不足阻碍了其规模化应用[[11], [12], [13]]。因此，ZAB技术的持续发展取决于利用廉价、来源广泛金属构建的活性催化剂。在现有的替代方案中，含Fe、Co或Ni的催化剂因其组分能够调控电子态，同时保留低成本和高的本征活性而受到关注[[14], [15], [16], [17], [18], [19]]。
Fe-Ni组合尤其有效，因为相互的电子极化可以调节氧中间体的吸附。Fe位点促进O2的活化以及反应中间体的转化，而引入Ni则增强了结构稳定性并调节了Fe位点的电子环境。这种协同作用加速了ORR动力学，增强了其作为ZAB阴极的适用性[20,21]。Guo等人[22]获得了在碱性条件下E1/2 = 0.87 V vs. RHE的FeNi/NC@Ti4O-CNFs7。他们将主要活性归因于Fe-Nx-C配位，而Ni-Nx-C基团则提供了次要的电子贡献。此外，FeNi合金对强碱性电解质具有耐受性。然而，它们的纳米粒子仍然倾向于粗化，降低了可及活性位的密度，从而降低了ORR性能[23,24]。将Fe-Ni双金属位点锚定在木质素衍生的碳框架中可以有效抑制金属团聚，从而增强催化活性和稳定性。
在纤维素之后，木质素是植物中含量最丰富的天然聚合物，具有内在的三维网络、众多功能基团、高化学反应活性以及高达约60%的碳含量；这些特征使其成为一种合适的支持前驱体[25,26]。值得注意的是，木质素衍生的碳材料与过渡金属结合时，可以增强金属分散并防止活性组分的堆积。Zhang等人使用酶解木质素作为前驱体，通过自组装后原位碳化合成了CoFe-Co5.47N@NC。含有该材料的锌-空气电池达到了178 mW cm?1，并且在反复充放电下运行了超过1000小时[27]。然而，其半波电位仅为0.78 V，这可能是因为氮掺杂物的构型不利且分布不均匀。
在此基础上，我们有理地设计了一种FeNi基电催化剂，其中酶解木质素（EHL）作为可再生碳框架来锚定双活性结构。与以往依赖昂贵合成路线的方法不同，我们的方法采用溶剂热处理后碳化，将FeNi合金纳米粒子固定在氮掺杂多孔碳基质中。具体而言，FeNi合金纳米粒子作为供电子库，促进了从Fe到Ni的部分电子转移。XPS表明合金内部发生了Fe向Ni的电子再分布；这种极化扰动了附近的电子态，可以改变相邻碳位点对含氧元素的亲和力。同时，引入甲酰胺（FA）作为氮源促进了碳框架中的氮掺入。N 1s XPS光谱中观察到的金属-N相关组分表明，在碳化过程中可能形成了Fe/Ni-N配位环境，这些作为ORR的主要催化位点。这种集成的结构设计实现了双层次的电子调控——通过合金内电荷转移和合金-碳界面耦合——共同增强了ORR路径（*OOH、*O和*OH）上吸附含氧物种的吸附和脱附动力学。除了提供强大的ORR性能之外，这一策略还提供了一种将木质纤维素残余物升级为高附加值电极材料的可持续途径。
