常州贵金属均相催化剂 湖南大学JMCA报道高性能非贵金属氧还原催化剂

近日，湖南发大学化学化工学院应用化学系硕士研究生洪敏在非贵金属氧还原催化剂研究上获得重要进展，采用富氮石墨烯碳气凝胶负载FeNx原子簇（FeNx-CN/g-GEL）为燃料电池应用合理设计并规模化制备低成本、高金属利用率的原子尺度催化剂提供了新的方案。相关成果以“Facile solution synthesis of FeNx atom clusters supported on nitrogen-enriched graphene carbon aerogel with superb electrocatlytic performance toward oxygen reduction reaction”为题发表于Journal of Materials Chemistry A（影响因子10.733,论文链接Journal of Materials Chemistry A, 2019, DOI: 10.1039/C9TA09104A)。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）被公认为电动车的终极电源。作为燃料电池的一个重要反应， 氧还原反应（ORR）由于其缓慢的动力学过程，目前车用燃料电池中常用的商用催化剂是贵金属Pt/C催化剂。而大规模推广燃料电池车的使用主要受限于Pt基催化剂在资源与成本、稳定性、抗CO中毒性等三个方面的限制。针对这些问题，研究和发展低成本的新型高稳定、高活性的非贵金属催化剂及简便易行的制备技术，是推动燃料电池技术应用的关键环节和有效途径。据此，洪敏等提出利用富氮的石墨烯气凝胶负载FeNx原子簇的方法，实现了氧还原催化活性位点FeNx在三维富氮多孔碳材料表面的原子级均匀分布，获得的FeNx-CN/g-GEL具有优异的稳定性、催化活性和高的金属利用率（840 mA mgFe-1at0.80V）, 氧化原半波电位达到0.90V, 其性能优于商业应用的Pt/C催化剂及目前已报道的非贵金属催化剂。

洪敏的指导老师张小华教授、陈金华教授及课题组杜翠翠助理教授为共同通讯作者。该研究团队长期致力于能源转化储存电极材料及生物传感研究。研究方向包括质子交换膜燃料电池、液体燃料电池、金属-空气电池、水电解催化、超电容及电化学生物传感、光电生物传感等领域，相关成果在Angewandte ChemieInternational Edition,Analytical Chemistry,Nanoscale,Biosensors and Bioelectronics,ACSAppliedMaterials &Interfaces,ChemicalCommunications,Journal of Materials Chemistry A,Electrochimica Acta等国际顶级期刊发表论文多篇。

来源 湖南大学新闻网

论文链接

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta09104a#!divAbstract