赵勇课题组在Inorganic Chemistry报道Fe-Nx/C催化剂的研究进展

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近期，赵勇课题组通过以金属配位嵌段共聚物为前驱体，构筑了具有高金属位点浓度的碳基催化剂，其展现出优异的电催化氧还原反应活性，相关成果以“Separation of Metal-N4 Units in Metal-organic Framework for Preparation of M-Nx/C Catalyst with Dense Metal Sites”为题，在国际学术期刊Inorganic Chemistry上发表。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.inorgchem.0c02420
       过渡金属/氮共掺杂碳（M-Nx/C）材料由于具有好的催化活性和高选择性，被广泛应用于各种化学/电化学反应。M-Nx/C的催化活性受金属位点数量的影响，而制备具有高密度金属活性位点的M-Nx/C材料依然是该领域的一项挑战。一般情况下，由于M-Nx/C催化剂需具备良好的导电性和稳定性，并能形成M-Nx活性位点，因此需要将包含金属的前驱体在高温下热解转化为M-Nx/C材料。然而，前驱体中的碳骨架在高温下容易分解，导致M-Nx/C材料中金属原子团聚、金属活性位点数量大幅减少的问题。因此，提高热解过程中碳保留率、抑制金属原子聚集，对于提升碳材料的金属位点密度是非常重要的。

金属配位嵌段共聚物制备M-Nx/C催化剂合成示意图

       在该研究工作中，赵勇课题组报道了一种“金属配位嵌段共聚物”制备M-Nx/C催化材料的策略。该方法不仅可以通过嵌段结构提高碳保留率、并抑制热解过程中金属团聚从而得到高浓度M-Nx位点。以制备Fe-Nx/C为例，将邻苯二胺与Fe3+的配位化合物和作为嵌段单元的间苯二胺混合，通过氧化聚合得到聚合物前驱体材料，随后对其进行高温热解，制备了Fe-Nx/C催化材料。研究表明，Fe-Nx/C在酸性和碱性介质中均具有出色的氧还原反应催化活性和稳定性。该研究工作为制备M-Nx/C催化剂提供一条新路线，可广泛用作各种化学/电化学反应的催化剂。
       特种功能材料实验室硕士胡冰和博士生朱雪冰为论文第一作者，赵勇博士和王晓兵博士为论文共同通讯作者。本工作得到了中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。


        文章来源：河南大学
        赵勇，1980年6月生，博士，教授。1999-2003年，西北农林科技大学应用化学本科；2003-2008年，中国科学院化学研究所物理化学博士研究生（导师：江 雷 教授）；2008-2015年，日本东京大学工学院应用化学系博士后（合作导师：Kazuhito Hashimoto（桥本和仁）教授）；2016年-至今，河南大学特种功能材料教育部重点实验室“攀登计划”特聘教授。目前的主要研究方向是电极功能材料的多尺度结构调控及其在能源转换器件中的应用。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、等学术期刊上发表SCI论文二十余篇，授权国际发明专利2项。