王雙印教授課題組在碳基電催化劑研究方面取得重要進展(圖文)

近期，我院王雙印教授課題組在碳材料應用于電催化氧還原（ORR）和氧析出（OER）反應的相關研究取得重要進展。該課題組通過等離子體技術對碳纖維表面進行改性處理從而明顯提高了材料的氧氣催化行為。該項研究成果在材料領域知名期刊Advanced Materials （影響因子18.9）上發表。

碳纖維表面改性示意圖

尋找綠色可持續能源是近年來研究者們一直緻力追尋的目标，新一代的能源技術如燃料電池，金屬空氣電池和水分解器件等受到了人們越來越多的關注。電催化ORR和OER是新一代能源技術中的兩個重要反應部分。然而其反應動力學較差，發展高效廉價的電催化劑至關重要。非金屬材料用于催化ORR和OER已有了廣泛的研究。這些材料通常塗覆在三維的導電基底上用于促進電子和物質轉移，其電極制作過程複雜。該課題組利用等離子體技術處理碳布，原位産生高活性催化劑。利用Ar等離子體的強刻蝕功能，從碳纖維表面原位剝離出富邊緣/缺陷的無定型碳。這些缺陷位的懸挂鍵暴露在空氣中和O2或H2O發生反應從而實現了氧功能化。與純碳布相比，等離子體刻蝕過的碳布表現出更好的導電性和傳質能力，具有更大的比表面積，暴露出更多的活性位點催化OER和ORR。結合理論計算表明等離子體刻蝕産生的邊緣碳、氧摻雜和缺陷對促進ORR和OER有着重要作用。

論文第一作者為直博二年級劉志娟同學。

部分作者合影

責任編輯：孫宏瑗