作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2018/8/13 10:22:58
选择字号:
科学家制备出新型氮掺杂石墨炔

 

本报讯(见习记者韩扬眉)中科院过程工程研究所王丹团队联合中科院化学所李玉良团队,成功在超薄石墨炔材料上引入一种新型的sp掺杂N原子,这种新型的石墨炔材料表现出非常优异的性能。该成果日前发表在《自然—化学》上。

氧还原反应(ORR)是能源储存和转化的基础,在燃料电池中有着重要应用。目前,氧还原反应以铂基催化剂的催化活性最为优异,但由于贵金属铂储量较低、价格昂贵且容易导致中毒、稳定性较差,不利于大规模应用。非金属电催化剂是未来发展的必然趋势。

碳材料是一种理想的催化剂基底,但需要引入杂原子改变表面电子状态,进而提升活性。以往的研究发现,掺杂碳材料催化剂的活性与氮原子的掺杂构型息息相关。

研究人员以块体石墨炔为原料获得薄层石墨炔,再将其与三聚氰胺以一定比例混合均匀, 在氩气惰性环境下高温处理,最终通过周环反应得到sp-N掺杂的薄层石墨炔。

相比于其他氮原子掺杂构型,sp-N的掺杂使得相邻的碳原子带有更多的正电荷,更有利于氧气的吸附。实验结果显示,随着sp-N含量的增加,催化活性提高。优化后的样品,在碱性条件下,ORR活性可媲美商业Pt/C催化剂,并表现出更快的反应动力学。在酸性条件下,这一材料虽然略低于Pt/C催化剂的活性,但相比于其他非金属催化剂,其催化活性要高出很多。

sp-N掺杂的石墨炔是目前已知综合性能最好的非金属催化剂,对促进燃料电池的商业化进程意义重大。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41557-018-0100-1

《中国科学报》 (2018-08-13 第1版 要闻)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 
SSI ļʱ
相关新闻 相关论文

图片新闻
我国成功发射快舟十一号固体运载火箭 “猎户座”飞船拍摄到“新月形”地球
世界最大射电天文台开建 科学家找到调控水稻小麦穗发芽的“开关”
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐