青島能源所成功製備石墨炔基高效FC催化劑

據中國科學院網站報道：麵(mian)臨(lin)環(huan)境(jing)和(he)能(neng)源(yuan)方(fang)麵(mian)的(de)種(zhong)種(zhong)問(wen)題(ti)，新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)產(chan)業(ye)獲(huo)得(de)了(le)蓬(peng)勃(bo)發(fa)展(zhan)。電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)有(you)別(bie)於(yu)傳(chuan)統(tong)汽(qi)車(che)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)件(jian)就(jiu)是(shi)它(ta)的(de)電(dian)池(chi)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)。其(qi)中(zhong)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)（FC）采用氫氣作為原料

，產物為水，是一種汙染少、能neng量liang轉zhuan化hua效xiao率lv高gao的de理li想xiang電dian池chi儲chu能neng係xi統tong。然ran而er
，要yao實shi現xian大da規gui模mo商shang業ye化hua，燃ran料liao電dian池chi在zai成cheng本ben等deng方fang麵mian還hai麵mian對dui較jiao大da的de阻zu力li
，其qi主zhu要yao表biao現xian在zai電dian池chi陰yin極ji側ce需xu要yao大da量liang的de貴gui金jin屬shu鉑bo基ji催cui化hua劑ji對dui陰yin極ji側ce電dian化hua學xue反fan應ying進jin行xing催cui化hua。鉑bo基ji材cai料liao價jia格ge昂ang貴gui，儲chu量liang有you限xian，其qi大da大da阻zu礙ai了le燃ran料liao電dian池chi的de可ke持chi續xu性xing、大規模商業化應用。因此
，迫切需要製備一種性能優異、價格低廉
、儲量豐富的新型陰極催化劑以替代鉑基催化劑。

吡啶氮摻雜的石墨炔材料的電化學性能與反應過程

zhenduiyishangwenti
，zaizhongguokexueyuanyuanshiliyuliangdezhidaoxia
，zhongkeyuanqingdaoshengwunengyuanyuguochengyanjiusuoyanjiuyuanhuangchangshuidailingtanjicailiaoyunengyuanyingyongyanjiuzushejileyizhongbenhuanzhongbufentanyuanziyuqingxiangliandexinxingshimoquejitancailiao（HsGDY）催cui化hua劑ji。該gai材cai料liao的de設she計ji和he實shi現xian是shi在zai研yan究jiu組zu前qian期qi成cheng功gong合he成cheng與yu應ying用yong大da量liang石shi墨mo炔que基ji材cai料liao的de基ji礎chu上shang完wan成cheng的de。相xiang關guan研yan究jiu成cheng果guo已yi於yu近jin期qi發fa表biao在zai國guo際ji期qi刊kan《自然-通訊》（Nature Communications，2018, 9, 3376）上，並被評選為Highlight工作。

得益於HsGDY的(de)獨(du)特(te)結(jie)構(gou)，在(zai)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)後(hou)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，碳(tan)基(ji)材(cai)料(liao)與(yu)能(neng)源(yuan)應(ying)用(yong)研(yan)究(jiu)組(zu)準(zhun)確(que)控(kong)製(zhi)了(le)氮(dan)的(de)摻(chan)入(ru)類(lei)型(xing)
，選(xuan)擇(ze)性(xing)摻(chan)入(ru)對(dui)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)陰(yin)極(ji)電(dian)催(cui)化(hua)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)吡(bi)啶(ding)氮(dan)原(yuan)子(zi)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)優(you)異(yi)的(de)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)。同(tong)時(shi)，HsGDY具有六邊形的大孔，其分子孔徑達1.63 nm
，有利於催化反應過程中反應物和產物的傳質。通過電化學測試發現，吡啶氮摻雜的HsGDY在堿性條件下表現出了優於商業碳載鉑催化劑的超高活性。其在0.85 V電位下的電流密度為商業碳載鉑催化劑的1.6倍

，同時具有比碳載鉑更好的穩定性和抗甲醇中毒能力。吡啶氮摻雜的HsGDY作(zuo)為(wei)新(xin)型(xing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)陰(yin)極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)替(ti)代(dai)傳(chuan)統(tong)鉑(bo)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)
，展(zhan)現(xian)了(le)其(qi)巨(ju)大(da)的(de)潛(qian)力(li)。這(zhe)種(zhong)通(tong)過(guo)碳(tan)材(cai)料(liao)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)
，實(shi)現(xian)異(yi)原(yuan)子(zi)的(de)準(zhun)確(que)摻(chan)雜(za)的(de)方(fang)法(fa)
，也(ye)為(wei)製(zhi)備(bei)其(qi)他(ta)摻(chan)雜(za)型(xing)納(na)米(mi)催(cui)化(hua)材(cai)料(liao)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)。

該項研究得到國家自然科學基金
、中科院前沿重點項目、山東省自然科學基金的支持。文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-05878-y。