本文开发了一种新型机械化学聚合法，以FeCl₃为引发剂合成导电PANI。该PANI前驱体的直接碳化反应生成具有分级结构的含氮纳米碳材料N-HNCs，其石墨化框架具有可调的氮含量。初级二维石墨化碳纳米片经随机堆积形成三级三维分级多孔结构，兼具卓越导电性、大比表面积、丰富质量传输纳米通道及可调离子扩散界面。所得N-HNCs展现出媲美Pt/C和RuO₂基准材料的氧气电催化性能，且显著优于多数已报道的无金属碳催化剂。因此，N-HNCs可作为液态和固态电解质中可充电ZABs的高性能空气阴极。组装ZABs的主要性能参数——最大功率密度、比容量、长期循环耐久性及高往返能量效率——甚至超越了商业化的Pt/C串联RuO2电催化剂驱动的ZABs，后者在无金属电催化材料中本已表现卓越。本研究为开发高效稳定的纳米碳材料在电化学储能/转换系统中的应用开辟了新途径，从而确立了具有广阔前景的功能性纳米碳材料设计新原则。