石墨炔作为催化剂应用研究获进展

中国科学院青岛生物能源与工艺研究所的新能源碳材料团队开发了一种氮掺杂石墨烯材料，用于氧还原反应，表现出优异的催化性能。相关的工作最近发表在《应用材料与界面》上。

石墨是由乙炔键和苯环连接而成的一种新型碳材料。它具有特殊的sp杂化(一种常见的杂化方法)碳原子，并且据报道在光催化、电催化和生物学方面具有优异的特性。研究了石墨材料独特的乙炔键引起的碳骨架中某些碳原子带正电荷的特性。此外，石墨烯材料通过氮改性成功应用于氧还原电催化反应，显示出优异的氧还原催化性能。

石墨中的碳原子被氮取代后，其电荷结构将被调节，与氮相邻的碳原子表现出更强的正电性，可作为氧还原反应的活性中心。因为石墨烯材料具有不同于常规碳材料(石墨烯、碳纳米管、石墨、无定形碳等)的特殊sp杂化碳原子。)，氮原子可以取代sp杂化碳获得新的氮掺杂方法。理论和实验结果表明，这种新的掺杂方法能够有效提高碳材料的催化性能。制备的氮取代石墨烯材料的氧还原催化性能相当于商用碳载铂催化剂。该工作显示了石墨烯在电催化材料和燃料电池中的巨大应用前景，也为解决氧还原反应中铂等贵金属催化剂成本高、储存受限的问题提供了重要途径。(晋南)

《中国科学日报》(第四版综合版，2017年11月15日)