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氧还原反应(ORR)是金属空气电池的重要半反应，但是反应动力学迟缓。Pt基催化剂能有效提升ORR动力学，但存在稳定性低、资源紧缺、价格昂贵等问题，限制了金属空气电池的商业化应用。因此，开发非贵金属ORR催化剂至关重要。在已开发的各种非贵金属催化剂中，金属氮化物掺杂的碳材料(MNx-C)因为其高导电性、优异的氧还原催化活性和经济适用性被认为是最有可能取代Pt基催化剂的一类材料。其中，氮化铁(Fe3N)修饰的碳材料(Fe3N-C)具有可与Pt/C媲美的ORR催化活性。然而，形成Fe3N颗粒通常需要高温氨化，这不仅增加了制备成本也存在安全隐患。如何通过非高温氨化方法来制备Fe3N纳米颗粒修饰的碳材料并显著提升其ORR催化活性成为了新的关注点。

湘潭大学刘益江副教授课题组提出一种简单有效的原位制备Fe3N和FeCo纳米颗粒修饰的杂化碳材料的方法并用于高效氧还原催化反应。课题组通过乳液组装和自聚合的方法制备了多孔聚多巴胺金属纳米球(如Fe-PDA@Co)，随后利用聚多巴胺、金属与三聚氰胺的相互作用在聚多巴胺金属纳米球表面包覆三聚氰胺得到Fe-PDA@Co@melamine络合物，最后通过高温热解得到Fe3N和FeCo修饰的多孔碳球和碳纳米片共存的杂化碳材料Fe3N-FeCo@NC。Fe3N-FeCo@NC是目前MNx-C材料 ORR性能的最高值之一。同时，基于Fe3N-FeCo@NC的锌空气电池具有优异的倍率性能和稳定性。以上结果表明Fe3N-FeCo@NC是一种高效且稳定的ORR电催化剂，有利于推进锌空电池的实际应用。

相关成果Metal-coordinated porous polydopamine nanospheres derived Fe3N-FeCo encapsulated N-doped carbon as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction于近日发布在清华大学主办的高起点能源期刊Nano Research Energy

关键词： 催化活性 湘潭大学 非贵金属