应用于氧还原反应的非贵金属原子分散级金属-氮-碳催化剂的设计

作     者：徐斯然 阴恒铂 薛冬萍 夏会聪 赵舒琰 闫文付 木士春 张佳楠 XU Siran;YIN Hengbo;XUE Dongping;XIA Huicong;ZHAO Shuyan;YAN Wenfu;MU Shichun;ZHANG Jianan

作者机构：郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室长春130012 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 

出 版 物：《高等学校化学学报》 (Chemical Journal of Chinese Universities)

年 卷 期：2022年第43卷第5期

页      面：42-61页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:21875221) 郑州大学青年创新人才团队支持计划专项(批准号:32320275)资助 

主　　题：金属-氮-碳 原子分散 双金属位点 原子簇结构 杂原子 

摘      要：为了进一步实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)能量转化技术的大规模开发和应用,提高催化剂的成本效益是先决条件.目前,与铂族等贵金属基催化剂相比,原子分散的金属-氮-碳(M-N-C)催化剂也在提高活性位点密度、原子利用率和催化活性等方面表现出巨大的潜力,是最有望代替铂基催化剂的首选材料.在原子分散M-N-C催化剂的制备过程中,获得活性位点均匀分散且结构体系最优化是挑战性问题.基于此,我们重点研究了各种有利于原子分散的M-N-C催化剂的制备方法,以及不同催化剂中原子的化学环境调控对催化位点的影响.本文从M-N-C催化剂的合成与表征、反应机理、密度泛函理论计算等方面进行了深入的探讨,着重讨论了双金属位点、原子簇结构和杂原子对催化位点的化学环境调控.最后,提出了原子分散M-N-C催化剂大规模应用存在的问题及进一步优化的发展方向.