趙學(xué)波科研團(tuán)隊(duì)采用分步法制備了高效氮摻雜非金屬氧還原電催化劑，相關(guān)成果在Chemistry- An Asian Journal上正式發(fā)表
近日，趙學(xué)波教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)有關(guān)制備高效氧還原電催化劑的科研成果在Chemistry- An Asian Journal上正式發(fā)表，報(bào)道了采用分步法制備氮摻雜非金屬氧還原電催化劑。論文題目為：Boosting ORR Catalytic Activity by Integrating Pyridine‐N Dopants, a High Degree of Graphitization, and Hierarchical Pores into a MOF‐Derived N‐Doped Carbon in a Tandem Synthesis [2018, 13(10): 1318-1326]。論文的第一作者為劉丹丹老師，通訊作者為趙學(xué)波教授和李良軍副教授，其他作者包括代鵬程副教授、顧鑫副教授、山東科技大學(xué)的趙國(guó)明教授及其他老師和學(xué)生。
氧還原反應(yīng)（Oxygen reduction reaction,簡(jiǎn)稱(chēng) ORR）為燃料電池的陰極反應(yīng)。傳統(tǒng)的催化氧還原過(guò)程的催化劑主要為鉑基催化劑。然而，鉑在地球上的儲(chǔ)量有限，價(jià)格昂貴，且鉑基催化劑在穩(wěn)定性、抗中毒等方面存在種種問(wèn)題，限制了燃料電池的推廣應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)高效的非貴金屬氧還原催化劑對(duì)于降低燃料電池的成本及拓展燃料電池的應(yīng)用具有重要意義。氮摻雜碳材料作為一種非貴金屬ORR催化劑，在近些年得到了廣泛的關(guān)注。在氮摻雜碳材料中引入高密度的活性位點(diǎn)、并優(yōu)化氮摻雜碳材料的電子結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是提高氮摻雜碳基ORR催化劑的催化活性的重要策略。在本工作中，作者采用了富含氮原子的MOF材料（ZIF-8）為前驅(qū)體，采用高溫碳化加低溫氨蝕的兩步法，對(duì)氮摻雜碳材料的石墨化程度、孔結(jié)構(gòu)、吡啶氮活性位點(diǎn)的含量進(jìn)行了分步優(yōu)化。基于上述因素的協(xié)同作用，使得所得到氮摻雜碳催化劑的ORR活性得到了大幅度提升，其催化活性與Pt/C（10 wt%）相近。此外，該催化劑具有良好的穩(wěn)定性和抗甲醇毒性。該研究結(jié)果證實(shí)了分步法合成在制備高效氮摻雜碳基ORR催化劑方面的可行性，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高效非貴金屬電催化劑提供了一種新的思路。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/asia.201800245