中大符若文/刘绍鸿Adv. Sci.: 分子工程助力GPCNS高效电催化氧还原

碳基纳米材料被认为是用于可再生能源转换系统（例如燃料电池和金属-空气电池）的有前途的非贵金属催化剂。一般来说，石墨骨架和多孔结构对碳基催化剂的性能都至关重要。然而，由于这两个关键特性之间的权衡关系，在保持高石墨化程度的同时追求高表面积仍然是一项艰巨的挑战。

基于此，中山大学符若文和刘绍鸿等通过使用胺-芳香族有机烷氧基硅烷作为一体式前体和FeCl₃·6H₂O作为活性盐模板制备具有高结晶度和高比表面积的2D N掺杂石墨化多孔碳纳米片(GPCNS)。

所获得的GPCNS的高度多孔结构主要归因于烷氧基硅烷衍生的SiO_x纳米域，其功能为微/中孔模板；同时，前驱体的芳香核和FeCl₃·6H₂O协同作用形成了高度结晶的石墨骨架。

在O₂饱和的0.1 M KOH电解质中GPCNS具有0.958 V的起始电位和0.897 V的半波电位，这优于Pt/C催化剂（E_onset=0.933 V，E_1/2=0.842 V）并超过大多数先前报道的碳基ORR催化剂。

当用作氧还原反应和锌-空气电池的电催化剂时，石墨骨架与多孔结构的不寻常结合赋予了GPCNS优越的催化活性和长期稳定性。这些发现将为具有理想石墨结构的高多孔碳材料的简易制备提供新的思路，提高其在包括储能、催化、电辅助分离等在内的广泛应用中的性能。

Molecular Engineering toward High-Crystallinity Yet High-Surface-Area Porous Carbon Nanosheets for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Reduction. Advanced Science, 2021. DOI:10.1002/advs.202103477

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中大符若文/刘绍鸿Adv. Sci.: 分子工程助力GPCNS高效电催化氧还原

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