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富五邊形缺陷氮摻雜碳納米材料
華中科技大學(xué)的盧興教授、張建教授、郭昆教授和合肥工業(yè)大學(xué)沈王強(qiáng)研究員創(chuàng)造性地刊發(fā)了富勒烯基碳納米材料在碳電催化合成過氧化氫領(lǐng)域的最新研究成果“APentagonal Defect-Rich Metal-Free Carbon Electrocatalyst for Boosting Acidic O2Reduction to H2O2 Production”。
無金屬碳基材料被認(rèn)為是綠色合成過氧化氫(H2O2)中最有前途的雙電子氧還原反應(yīng)(2e-ORR)電催化劑之一。然而，大多數(shù)報(bào)道的碳電催化劑在堿中比在酸中表現(xiàn)得更有效。
針對這個(gè)挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地以富勒烯(C60)為前驅(qū)體，經(jīng)氨處理，設(shè)計(jì)并合成了一種富五邊形缺陷氮摻雜碳納米材料(PD/ N-C)，該材料在酸性電解質(zhì)中具有出色的ORR活性，2e選擇性和穩(wěn)定性，超過了基準(zhǔn)PtHg4合金催化劑。
更令人意外的是，基于PD/ N-C催化劑的液流電池實(shí)現(xiàn)了接近100%的法拉第效率，H2O2產(chǎn)率顯著提高，是所有無金屬催化劑中改善最好的。
相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PD/ N-C具有如此優(yōu)異的2e- ORR性能源于五邊形缺陷與氮摻雜劑之間的協(xié)同作用。
這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于生產(chǎn)H2O2及其他用途的高效耐酸碳電催化劑提供了有效的策略。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c00689
