河南大學趙勇課題組：自組裝方法構建Fe-Nx/C氧還原催化劑

2020-08-31 小材科研

近期，河南大學趙勇課題組通過自組裝技術，構築了具有高濃度金屬位點和催化活性的納米線結構碳基電催化劑，相關成果以「Self-assembly Induced Metal Ionic-Polymer Derived Fe-Nx/C Nanowire as Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts」為題，在國際學術期刊Journal of Catalysis(影響因子=7.88)上發表。

金屬/氮共摻雜碳（M-Nx/C）材料在能量轉換裝置和有機物合成中的電化學/化學反應顯示出良好的催化活性。然而，M-Nx/C材料的製備涉及高溫熱解步驟，在此過程不僅會產生M-Nx活性位點，還會產生較多非活性金屬基團聚物。此外，具有特定納米結構的M-Nx/C材料的合成受到前驅物原始納米結構的限制，而難以實現控制合成。因此，如何製備具有高密度M-Nx位點和特定納米結構的M-Nx/C材料仍然是催化領域的挑戰。

自組裝誘導金屬離子聚合物製備M-Nx/C催化劑合成示意圖

在該研究工作中，趙勇課題組報導了一種「自組裝誘導金屬離子聚合物」製備M-Nx/C催化材料的策略。該方法不僅可以通過抑制熱解過程中金屬聚集而優先生成M-Nx位點，而且還可以產生不同納米結構M-Nx/C催化材料。以製備Fe-Nx/C為例，將[Fe(CN)6]4-•{[(C6H4-NH3)2]2}4+化合物自組裝得到的納米片為前體材料，通過控制氧化聚合溫度，實現了金屬離子聚合物納米線和納米顆粒的精準合成。以其為前體，分別製備了具有高濃度單金屬原子的Fe-Nx/C納米線和納米顆粒催化材料。研究表明，Fe-Nx/C納米線在酸性和鹼性介質中均具有出色的氧還原反應催化活性。該研究工作為製備具有特殊形貌和高活性的M-Nx/C催化劑提供了新的思路。

特種功能材料實驗室博士生朱雪冰為論文第一作者，趙勇博士為論文通訊作者。本工作得到了中組部、國家自然科學基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學的大力支持。

來源：河南大學

論文連結：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951720303274

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