碳基无金属电催化剂及其在氧还原与氧析出中的应用

2009年,N掺杂纳米管成为第1个应用于氧还原反应(ORR)的C-MFECs。除了ORR之外,C-MFECs对析氧反应(OER)等电催化现象也具有积极作用,并应用于许多领域,包括金属与空气燃料电池、水循环利用、可再生燃料电池、太阳能电池、燃料生产和化学药品以及清洁水等。化学反应通过存在的原子或结构缺陷(如原子或边角的缺口)来改变电子配置和(或)调校光线,从而影响光学特征。有些C-MFECs的性能甚至比贵金属、加工金属和/或混合使用的贵金属都要好。要将C-MFEC应用于实际研究,还需要展开更多的研究。本文系统论述了过去5年C-MFECs的最新研究成果,探讨了C-MFECs应用于能量转化与存储领域的可能性。

杂原子掺杂的碳基无金属电催化剂对氧还原和氧析出反应的性能研究

开发高活性、廉价和稳定的双功能氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)电催化剂取代贵金属铂(Pt)和二氧化钌(RuO_(2))催化剂用于高需求的可充电锌空气电池仍然是一个相当大的挑战。碳基材料具有良好的导电性以及物理化学性质的可调性,是作为ORR/OER电催化剂的有力候选者。在碳框架中掺杂杂原子可以诱导电荷再分配而调节碳的电子构型,从而改变材料的电化学性质,有效的提高ORR/OER活性,使其可与贵金属基催化剂相媲美。杂原子掺杂策略为碳基无金属电催化剂的发展提供了理论指导。