Co-N-C納米電催化劑的構築及其同步輻射吸收譜研究

據Material views網站報道：燃料電池作為21世紀清潔
、高效的動力源之一，已經成為當前科學研究的熱點。電催化氧氣還原反應（ORR）由於其反應速率相對陽極反應速率更低，已經成為提高燃料電池整體性能的關鍵性因素。目前，普遍用於提高ORR速su率lv的de是shi以yi鉑bo為wei代dai表biao貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji
，但dan由you於yu價jia格ge昂ang貴gui以yi及ji資zi源yuan稀xi缺que等deng原yuan因yin

，極ji大da地di限xian製zhi了le其qi大da規gui模mo應ying用yong。將jiang儲chu量liang豐feng富fu的de過guo渡du金jin屬shu與yu氮dan摻chan雜za的de碳tan相xiang結jie合he
，形xing成cheng的de複fu合he材cai料liao在zai電dian催cui化huaORR中顯示出了接近於鉑的催化性能，有望成為可替代的催化劑。最新研究表明
，將金屬有機框架材料（MOFs）及其複合物通過可控熱解，可獲得含金屬的雜原子摻雜碳材料。實際上，在熱解的過程中MOFs通常會發生結構坍塌，導致金屬顆粒的失控生長，進而大幅降低電催化性能。

針對這一問題
，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室宋禮教授團隊設計了一種多巴胺包覆二維MOFs並結合熱解的策略，合成了氮摻雜碳包覆均勻鈷納米顆粒的電催化材料。該研究采用超聲法合成鈷原子均勻分布的二維MOFs為前驅體，利用多巴胺均勻包覆對二維MOFs提(ti)供(gong)的(de)限(xian)域(yu)保(bao)護(hu)，在(zai)熱(re)解(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)僅(jin)維(wei)持(chi)了(le)二(er)維(wei)結(jie)構(gou)
，同(tong)時(shi)也(ye)限(xian)製(zhi)了(le)大(da)尺(chi)寸(cun)鈷(gu)納(na)米(mi)顆(ke)粒(li)的(de)生(sheng)長(chang)，最(zui)終(zhong)得(de)到(dao)了(le)氮(dan)摻(chan)雜(za)碳(tan)均(jun)勻(yun)包(bao)裹(guo)鈷(gu)納(na)米(mi)顆(ke)粒(li)的(de)鈷(gu)-氮-碳（Co-N-C）催化劑。利用同步輻射的X射線吸收譜對Co-N-C催化劑進行深入了表征，結果表明包裹的鈷納米顆粒具有的鈷-danpeiweibiaoxianchumingxiandejiegouniuquheyuanzipeiweibianhua。qizhongbaoguozaidanchanzatanzhongdegunamikelinengyouxiaodecujindianzizhuanyi，tanjiegouzhongdedanyounengyoudaodianhejihua，zuizhongcushigaicuihuajibiaoxianchujiejinyushangyongPt/C的半波電位（相對於標準氫電極）和優異催化穩定性。

相關論文在線發表在Small（DOI：10.1002/smll.201702074）上，論文共同第一作者為博士研究生張友魁和林運祥。