碳基非金属氧还原电催化剂:过去、现在和未来

近年来,非金属碳基材料在替代高成本Pt基氧还原电催化剂方面表现出巨大研究价值与应用潜力,学者们主要致力于各种非金属纳米炭材料的制备和氧还原性能测试及其实际应用。非金属杂原子掺杂和边缘缺陷设计是典型的纳米炭改性方法,可显著降低ORR在碱性和酸性电解液中的过电位。为了使纳米炭在燃料电池等实际装置中表现出良好的催化活性,还需进一步提升纳米炭的ORR本征活性。纳米炭成分、结构调控与炭催化活性之间的关联也仍需探索。其根本策略是明确纳米炭的ORR反应机理,从而针对活性制约因素提出科学具体的结构改性策略。因此,本文针对非金属碳基催化剂在氧还原催化领域近年来的发展进行总结和展望,以期为未来氧还原催化剂的设计、合成及应用提供相关借鉴。