教育部二维材料光电科技国际合作联合实验室范滇元院士团队、苏陈良教授课题组在《Advanced Science》发表高水平学术论文

发表于 2018-05-21 16:08

研究方向：二维材料

论文作者/专利申请者：孙涛博士后

合作作者：苏陈良教授为通讯作者

第一单位：深圳大学

论文题目/专利名称：

“B, N Codoped and Defect‐Rich Nanocarbon Material as a Metal‐Free Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Evolution Reactions”

发表期刊类型/专利申请类型：《Advanced Science》

发表时间：近日

影响因子：9.03

论文/专利内容：

近年来，双功能碳基无金属催化材料在电催化及电池领域非常具有应用前景。开发此类双功能廉价氧催化剂对规模化推进燃料电池和金属空气电池应用具有重要意义。目前，常用的氧催化剂为铂/铑等贵金属基的催化剂，然而这些贵金属催化剂不能良好的兼顾催化氧还原和氧析出两种反应。此外，其高昂的价格也限制了燃料电池等能量转化装置的规模化使用。因此，获得廉价高催化活性的双功能氧催化剂是推进能源转化装置的核心瓶颈问题之一。

高性能碳材料合成过程复杂，通常是先高温热解合成制得掺杂性质的纳米碳材料，然后通过刻蚀技术构建碳缺陷，最终在缺陷和掺杂的共同作用下展现出优异的催化活性。本研究中前驱物碱式碳酸锌作为模板，乙基纤维素为碳源，同时同时以4,1-萘基苯硼酸为高沸点碳源和硼源，氨气为氮源，高温一步形成ZnO模板支载的硼氮共掺杂米多孔碳材料(B,N-Carbon)，去除模板即可得到无金属双功能碳催化剂。该策略形成碳缺陷及掺杂一步完成，操作简单且便于量产。 

　　　　　　　　　　　　  　　图1. 基于前驱物特性构建掺杂与碳缺陷的图示和表征。

  　　在这项工作中，苏陈良教授与孙涛博士通过探究前驱体物性特点，有效地实现掺杂与碳缺陷一步构建的过程。值得注意的是，该种碳基无金属催化剂具有与商业Pt/C催化剂相媲美的优异氧还原活性，同时还具有比商业RuO₂更加优异的氧析出活性，是一种高催化活性的氧催化剂。相应的由该种材料作为阴极的锌空电池具有低的过电势和优异的稳定性，实现其在电池中双功能的高效催化活性