厦大孙世刚/姜艳霞/黄蕊，最新Nat. Commun.！

催化开天地 · 公众号 · · 2024-09-02 08:30

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研究概述

在质子交换膜燃料电池（ PEMFCs ）中，利用金属-氮-碳（M-NC）催化剂替代昂贵且稀有的铂进行氧还原反应（ORR）时，因其活性较低而受到阻碍。

基于此，2024年8月29日， 厦门大学孙世刚院士/姜艳霞教授/黄蕊 在国际期刊 Nature Communications 发表题为《A Fe-NC electrocatalyst boosted by trace bromide ions with high performance in proton exchange membrane fuel cells》的研究论文。

在此，研究人员通过优化碳结构和Fe-N ₄ 位点的配位环境，报告了一种高活性的铁-氮-碳（Fe-NC）催化剂。

利用氯化铵和溴化铵进行临界高温处理，不仅提高了Fe-N ₄ 位点的固有活性和密度，还引入了大量缺陷、微量Br离子，并在碳框架中形成了介孔。

值得注意的是，表面Br离子显著改善了离聚物与催化剂颗粒之间的相互作用，促进了离聚物渗透，优化了三相边界O ₂ 传输和电荷转移。

这种催化剂在80 °C下的H ₂ -O ₂ 燃料电池中、0.9 V _iR-free 的条件下，峰值功率密度高达1.86 W cm ^-2 和54 mA cm ^-2 。

研究结果凸显了调节界面微环境的重要作用。

图文解读