碳材料ORR新高度，Nature Chem发布氮掺杂石墨炔！

2018-08-07 12:16:30 作者：Yasong Zhao、王丹、李玉良、Jia Zhu、Nai 来源：中科院过程所、中科院化学所、北京师范大学分享至：

研究亮点：

1.发展了一种sp杂化氮掺杂的少层石墨炔材料

2.实现了非金属碳材料在各个指标上优异的ORR性能

ORR是能源储存和和转化领域的重点反应之一，其常用的电催化剂以Pt基材料为主，活性高但是价格昂贵，资源稀缺。大量研究证明，化学掺杂的碳基材料是替代Pt基电催化剂的有力竞争对手。

有鉴于此，中科院过程所Dan Wang、Nailiang Yang以及中科院化学所Yuliang Li、北京师范大学Jia Zhu等人合作，报道了一种sp杂化氮掺杂的少层石墨炔，实现了全方位的高效ORR电催化性能。

图1. sp-N掺杂的少层石墨炔制备

研究表明，这种sp-N掺杂的石墨炔在ORR测试中，无论是峰值电势、半波电势还是电路密度，都有优异的效果。在碱性条件下，其活性可媲美商业Pt/C,且动力学更快；在酸性条件下，活性较商业Pt/C略逊一筹，但是已经完胜其他非金属材料。

DFT计算表明，sp-N比pyri-N 和grap-N具有更大的负电荷密度，从而导致相邻C原子具有更大的正电荷密度，最终加速催化剂表面的O2吸附和电子传递，实现更高的催化活性。

图2. 形貌表征

图3. 结构分析

图4. ORR性能

总之，这项研究为非金属的碳材料ORR电催化提供了其全新的合成路线和性能高度。

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责任编辑：韩鑫

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