新型單原子鈷基催化劑製備工藝高效提升ORR反應

據國外媒體報道：氮配位單原子鈷基電催化劑已成為質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs）氧yang還hai原yuan陰yin極ji設she計ji的de新xin前qian沿yan，這zhe是shi因yin為wei它ta相xiang比bi於yu單dan原yuan子zi鐵tie基ji催cui化hua劑ji具ju有you更geng高gao的de耐nai久jiu性xing和he更geng小xiao的de費fei頓dun效xiao應ying。其qi中zhong，高gao溫wen熱re解jie鈷gu基ji沸fei石shi咪mi唑zuo酯zhi骨gu架jia結jie構gou材cai料liao（zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs）是(shi)製(zhi)備(bei)單(dan)原(yuan)子(zi)鈷(gu)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)重(zhong)要(yao)途(tu)徑(jing)之(zhi)一(yi)。然(ran)而(er)，熱(re)解(jie)導(dao)致(zhi)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)結(jie)構(gou)坍(tan)塌(ta)，從(cong)而(er)無(wu)法(fa)有(you)效(xiao)保(bao)持(chi)孔(kong)隙(xi)度(du)和(he)形(xing)態(tai)結(jie)構(gou)
，致(zhi)使(shi)暴(bao)露(lu)的(de)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)較(jiao)少(shao)。

圖1離子液體對碳載體孔隙結構中質子和氧氣傳輸行為的影響

鑒於此，紐約州立大學武剛等人避開熱解策略，通過靜電紡絲直接製備高度穩定的交聯納米鈷基共價有機聚合物（Co-COP）纖維電極。相關成果已成功發表在國際知名期刊《Advanced Materials》。

合成的纖維可以很容易地組織成一個具有均勻分層多孔結構的無支撐大麵積薄膜，同時單原子Co均勻分散在催化劑表麵。聚焦離子束場發射掃描電子顯微鏡和計算流體動力學實驗證實，相對擴散係數提高了3.5倍，為反應物進入活性位點和高效排水提供了一條有效途徑。

結果表明
，該Co-COP納米纖維電極的峰值功率密度比傳統噴塗方法提高了1.72倍

，耐久性能顯著提高。值得注意的是
，這種納米製造技術還保持了良好的可擴展性和均勻性，這是PEMFCs膜電極製造所需的特性。

論文下載鏈接如下：

https://doi.org/10.1002/adma.202208661