近日，趙學波教授團隊的一項有關制備高效氧還原電催化劑的科研成果在Chemistry- An Asian Journal上正式發表，報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、山東科技大學的趙國明教授及其他老師和學生。
氧還原反應（Oxygen reduction reaction,簡稱 ORR）為燃料電池的陰極反應。傳統的催化氧還原過程的催化劑主要為鉑基催化劑。然而，鉑在地球上的儲量有限，價格昂貴，且鉑基催化劑在穩定性、抗中毒等方面存在種種問題，限制了燃料電池的推廣應用。因此，開發高效的非貴金屬氧還原催化劑對于降低燃料電池的成本及拓展燃料電池的應用具有重要意義。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注。在氮摻雜碳材料中引入高密度的活性位點、并優化氮摻雜碳材料的電子結構和孔結構，被認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）為前驅體，采用高溫碳化加低溫氨蝕的兩步法，對氮摻雜碳材料的石墨化程度、孔結構、吡啶氮活性位點的含量進行了分步優化。基于上述因素的協同作用，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定性和抗甲醇毒性。該研究結果證實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，為進一步開發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