近日，我院田植群课题组开展了非贵金属氧还原电催化剂的研究，研究成果以“Atomic iron coordinated by nitrogen doped carbon nanoparticles synthesized via a synchronous complexation-polymerization strategy as efficient oxygen reduction reaction electrocatalysts for zinc-air battery and fuel cell application”为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上。
本研究报道了一种通过同步络合-聚合法在熔融NaCl辅助热解下合成过渡金属-氮-碳（M-N-C）催化剂的通用策略。其中以2,4,6-三（二-吡啶基）1,3,5-三嗪（TPTZ）为过渡金属铁的配体，二氨基芳香族化合物1,8-二氨基萘（DAN）为单体，通过共聚反应，成功制备了高活性的Fe-N-C催化剂。研究表明不同摩尔比的TPTZ与DAN对最终催化剂的活性位点和衍生的碳结构构型具有显著的影响，表现出不同氧还原性能。其中，摩尔比为1:1的FeNC-TPTZ0.5DAN0.5催化剂在碱性和酸性溶液中表现出优异的氧还原性能，其半波电位分别达到了0.9 V和0.8 V。同时，使用该催化剂的锌空气电池的最大功率密度可达192 mW cm-2，质子交换膜燃料电池最高输出功率为640 mW cm-2，进一步表明了该方法制备的Fe-N-C催化剂的高性能。由于过渡金属配体、金属离子和聚合物单体种类繁多，与其他报道的方法相比，该方法为合成高性能的M-N-C催化剂提供了一个更广阔的平台。
该工作获得国家自然科学基金(22075055)、广西重点研发计划(AB16380030)等项目资助。
论文作者：向学（19级硕士生），张潇然（19级澳洲科廷大学联合培养博士），颜博文（20级硕士生），王坤（19级硕士生），王运秋（2020届硕士），吕丹丹（2021届博士），习识博（新加坡化学与工程研究所研究员），田植群（通讯作者），沈培康。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135721