Small Methods: 闪光自下而上电弧法合成纳米碳作为制备单原子电催化剂的通用路线

雨辰

2021-06-22

尽管碳基材料上的单原子催化剂(SACs)领域有了长足的发展，但据报道，SACs的合成策略通常依赖于自上而下的方法，这阻碍了同时适用于各种金属和纳米碳的简单和通用合成路线的实现。

有鉴于此，韩国科学技术院Nam Dong Kim和Sung Jong Yoo等人，报道了一种使用自下而上的闪光电弧放电方法制造纳米碳基 SAC 的通用策略，电弧放电过程中元素的电离及其复合过程允许在碳纳米角 (CNHs) 和 N 掺杂电弧石墨烯的形成过程中同时将单个金属原子（Mn、Fe、Co、Ni 和 Pt）结合到结晶碳晶格中。

本文要点

1）介绍了一种闪光自下而上电弧放电方法，该方法允许在形成纳米碳（例如碳纳米角（CNHs）的过程中将单个金属原子（Mn、Fe、Co、Ni 和 Pt）同时结合到结晶碳晶格中。

2）研究发现，在金属前驱体中引入氯原子和在缓冲气体中引入氮物种对稳定碳晶格中的金属原子形成不饱和的M-N-C基团起着重要作用。

3）Co₁/CNH 的 Co 原子周围的配位环境可以通过用 NH₃ 进行温和的后处理来调节。因此，Co₁/CNH 表现出良好的氧还原反应活性，在碱性介质中显示出比商业 Pt/C 催化剂高 1.92 倍的动力学电流密度值。在单电池实验中，与之前报道的基于非贵金属的 SACs 相比，Co₁/CNH 的最大功率密度最高，为 472 mW cm^-2。

参考文献：

Jae Young Jung et al. Flash Bottom-Up Arc Synthesis of Nanocarbons as a Universal Route for Fabricating Single-Atom Electrocatalysts. Small Methods, 2021.

DOI: 10.1002/smtd.202100239

https://doi.org/10.1002/smtd.202100239