得益于HsGDY的独特结构,在对其进行后处理过程中,碳基材料与能源应用研究组准确控制了氮的掺入类型,选择性掺入对燃料电池阴极电催化最有效的吡啶氮原子,从而实现了优异的催化性能。同时,HsGDY具有六边形的大孔,其分子孔径达1.63 nm,有利于催化反应过程中反应物和产物的传质。通过电化学测试发现,吡啶氮掺杂的HsGDY在碱性条件下表现出了优于商业碳载铂催化剂的超高活性。其在0.85 V电位下的电流密度为商业碳载铂催化剂的1.6倍,同时具有比碳载铂更好的稳定性和抗甲醇中毒能力。吡啶氮掺杂的HsGDY作为新型燃料电池阴极催化剂替代传统铂基催化剂,展现了巨大的潜力。这种通过碳材料结构设计,实现异原子的准确掺杂的方法,也为制备其他掺杂型纳米材料提供了新的思路。
该研究得到国家自然科学基金、中科院前沿重点项目、山东省自然科学基金的支持。