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碳材料ORR新高度，Nature Chem發布氮摻雜石墨炔！

2018-08-07 12:16:30 作者：Yasong Zhao、王丹、李玉良、Jia Zhu、Nai 來源：中科院過程所、中科院化學所、北京師范大學分享至：

研究亮點：

1.發展了一種sp雜化氮摻雜的少層石墨炔材料

2.實現了非金屬碳材料在各個指標上優異的ORR性能

ORR是能源儲存和和轉化領域的重點反應之一，其常用的電催化劑以Pt基材料為主，活性高但是價格昂貴，資源稀缺。大量研究證明，化學摻雜的碳基材料是替代Pt基電催化劑的有力競爭對手。

有鑒于此，中科院過程所Dan Wang、Nailiang Yang以及中科院化學所Yuliang Li、北京師范大學Jia Zhu等人合作，報道了一種sp雜化氮摻雜的少層石墨炔，實現了全方位的高效ORR電催化性能。

圖1. sp-N摻雜的少層石墨炔制備

研究表明，這種sp-N摻雜的石墨炔在ORR測試中，無論是峰值電勢、半波電勢還是電路密度，都有優異的效果。在堿性條件下，其活性可媲美商業Pt/C,且動力學更快；在酸性條件下，活性較商業Pt/C略遜一籌，但是已經完勝其他非金屬材料。

DFT計算表明，sp-N比pyri-N 和grap-N具有更大的負電荷密度，從而導致相鄰C原子具有更大的正電荷密度，最終加速催化劑表面的O2吸附和電子傳遞，實現更高的催化活性。

圖2. 形貌表征

圖3. 結構分析

圖4. ORR性能

總之，這項研究為非金屬的碳材料ORR電催化提供了其全新的合成路線和性能高度。

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責任編輯：韓鑫

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