Nano Res.：一种N掺杂碳杂化体中自发迁移诱导的Co纳米孔洞高效氧电催化剂

Nanoyu

2021-03-14

尽管多孔纳米结构作为氧电催化剂已经得到了广泛的应用，但由于同一种金属的均匀扩散，合成具有多孔结构的单金属态材料，特别是超细金属态材料极具挑战性。

近日，受小尺寸ZIF-67/GO（S-ZIF/GO）前驱体自发迁移现象的启发，南开大学刘双喜教授，Cui Zhang报道了首次成功合成了一种具有Co-CN杂化的均相Co NKs（CCHs，氮掺杂碳的多孔钴)。

文章要点

1）研究人员首先通过调节三乙胺（TEA）的量来合成锚定在GO上的不同大小的ZIF。在N₂热解期间，大尺寸ZIF-67/GO（L-ZIF/GO）中的Co原子向任意方向迁移，并被周围的石墨化碳分离成约30 nm的Co纳米颗粒，并保持原始的菱形十二面体结构（CPHs，钴被包裹在多孔碳中）。有趣的是，S-ZIF/GO中丰富的Co由于其高的表面能可以自发迁移到表面，并变得非常活泼，导致S-ZIF/GO的形貌发生了剧烈的变化，从而形成了具有多孔结构的S-ZIF/GO。

2）由于其快速的质子/电子转移能力和容易释放气泡的能力，所得到的CCHs表现出优异的双功能OER/ORR电催化活性。在碱性介质中，CCHs对于析氧反应（OER）的过电位为287 mV（@ 10 mA·cm^-2），对于氧还原反应（ORR）的半波电位为0.86 V（vs. RHE）。

这种合成策略为ZIF衍生的双/多功能电催化剂的设计和制造开辟了新的视角，同时开发的催化剂具有独特的结构和令人惊讶的性能。

参考文献

Xuemin Wang, et al, Spontaneous migration induced Co nanokarstcave encapsulated in N-doped carbon hybrids for efficient oxygen electrocatalyst, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3375-2

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3375-2