摻雜碳納米管將有望取代貴金屬催化劑

材料牛注：中科院理化技術研究所的張鐵銳團隊研發出一種新方法用于制備M，N-C催化劑，其將有望替代傳統的、昂貴的鉑基催化劑。

氧還原反應（ORR）催化劑是許多新一代的能量儲存和技術轉換的一個重要組成部分，包括燃料電池和金屬空氣電池。金屬和氮共摻雜金屬性碳納米管（M，N-C），由金屬和含氮材料高溫熱解合成，在ORR性能上有望替代傳統的和昂貴的Pt/C催化劑。通過目前的數據相比較來看，多數M,N-C材料的ORR性能要優于傳統的Pt/C（鉑基）催化劑。

中科院理化技術研究所的張鐵銳教授，發現碳催化劑低差的ORR性能歸因于不可逆轉的融合和用于高溫裂解步驟時粒子的聚集。張教授的團隊研發了一種新方法用于合成M，N-C催化劑，主要用帶有介孔二氧化硅的Zn,Co-ZIF-8金屬有機框架（MOF）表面涂層，經高溫處理，最后蝕刻介孔二氧化硅表層殼得到想要的催化劑。

這種介孔二氧化硅保護策略有效的防止了高溫分解階段Co，N-CNF納米粒的融合和聚集，產出高表面積有優異催化活性的Co，N-CNF催化劑，在酸性介質中的Pt/C催化劑的性能要優于在堿性介質中。重要的是，由這種新方法制備的Co，N-CNF電催化劑制備表現出優異的耐久性和抗失活能力，肯定了未來低成本的ORR催化劑一定能大展宏圖。介孔二氧化硅保護措施的應用范圍很廣，可以用在研發和展現M,N-C催化劑的最優性能。

該研究成果已經發表在Advanced Materials上。

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感謝材料人編譯部楊志濤提供素材。