为了有效地提高金属空气电池(MABs)的电化学性能和水分解应用，传统的基于贵金属(Pt、Ru或Ir)的电催化剂具有较高的半反应活性，如氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)。然而，高成本、稀缺性和较差的多功能能力严重限制了它们在工业规模上的应用潜力。许多催化剂化合物，如氧化物、氢氧化物、磷化物、氮化物和碳化物的不同维度的结构已被开发，然而，使用高金属负载和催化性能不足仍然是在工业能源部门实现经济和效率优势的关键挑战。因此开发高效、稳定的多功能电催化剂是近年来能源转换技术研究的热点。

在此基础上，全北国立大学Joong Hee Lee团队成员合理设计了一种新型分子铁配合物(Fe_MC)-碳化物MXene (Mo₂TiC₂Tx)均匀嵌入三维石墨烯分层网络(GrH)的异电催化剂。Fe_MC与MXene的共存，具有独特的相互作用，具有最佳的电子性能，丰富的多活性位点和最优的自由吸附能，具有优异的三功能催化活性。基于Fe_MC-MXene/GrH空气阴极催化剂的金属(Zn/ Al)空气电池具有高功率密度和超长寿命。此外，Fe_MC-MXene/GrH(+，-)的组装双电极电解槽也提供了优于商业Pt/C(-)//RuO2(+)和最近开发的催化剂的预期电池电压。该研究发表于《Advanced Functional Materials》期刊上。

研究人员表明，该材料与单个Fe_MC或MXene相比，Fe_MC-MXene结构的形成导致HER、OER和ORR在1.0 m KOH中具有更高的催化活性，因为它们通过π-π相互作用很好地分散并稳定在Gr表面。同时，高多孔的GrH有效地促进了电荷转移和气体/离子扩散的多通道结构，提高了稳定性。因此，FeMC MXene/GrH在碱性介质中具有良好的氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)性能。

经过实际测试表明，采用Fe_MC-MXene/GrH阴极电极制备的锌铝空气电池的功率密度分别为165.6和172.7 mW cm^-2。令人印象深刻的是，液态锌空气电池提供了超过1100小时的良好循环稳定性。此外，Fe_MC-MXene/GrH(+，-)电解槽在10 mA cm^-2时电压为1.55 V，在30 wt.% KOH中电压为0.4 A cm^-2时电压为1.86 V，在80℃时具有令人兴奋的工作耐久性，超过了最近的报道。这些成果为电化学能量应用提供了一种令人兴奋的多功能电催化剂。

总之，研究人员为我们展示了如何通过简单和稳健的过程制备了一种独特的Fe_MC-MXene/GrH杂化物的三级层次结构。本研究为三功能电催化剂的设计提供了一种新的方法，为电催化的应用提供了巨大的潜力。