為了提高燃料電池的整體效率，合理設(shè)計(jì)和制備成本效益高、催化活性高、穩(wěn)定性好的非貴金屬電催化劑對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有至關(guān)重要的意義。金屬大環(huán)分子酞菁鐵（FePc）由于其可調(diào)節(jié)的d軌道過(guò)渡金屬和對(duì)稱(chēng)共軛環(huán)結(jié)構(gòu)，具有作為氧還原（ORR）活性位點(diǎn)的潛力。同時(shí)調(diào)整活性物質(zhì)與載體之間的相互作用可以防止負(fù)載顆粒的團(tuán)聚，并促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移和增加納米材料的穩(wěn)定性。因此，選擇結(jié)構(gòu)可調(diào)和形態(tài)可修飾的配位聚合物（CPs）來(lái)制造理想的碳載體來(lái)錨定活性物質(zhì)是設(shè)計(jì)先進(jìn)電催化劑的一種有前途的策略。

該研究利用溶劑誘導(dǎo)效應(yīng)將同素異構(gòu)的CPs（InOF-25和InOF-26）轉(zhuǎn)化為納米條狀顆粒，并在1,1'-雙(二苯基膦)二茂鐵（DPPF）的輔助作用熱解合成摻磷的多孔碳納米帶（Fe2P@25/26-CNR）。通過(guò)對(duì)碳表面進(jìn)行磷化處理，利用金屬-載體相互作用加強(qiáng)與過(guò)渡金屬酞菁的緊密結(jié)合，誘導(dǎo)電荷遷移來(lái)提高電催化ORR動(dòng)力學(xué)。同時(shí)，F(xiàn)ePc利用π-π堆疊作用固定在衍生的碳襯底上，從而加強(qiáng)材料的電催化穩(wěn)定性。所得的FePc-Fe2P@25/26-CNR電催化劑在堿性溶液中表現(xiàn)出高起始電位、高半波電位、大擴(kuò)散電流密度等優(yōu)良的ORR性能，可作為陰極材料應(yīng)用于自組裝的鋅空電池中。本文證明了CPs衍生的碳納米帶作為多孔碳載體的潛力，可以負(fù)載活性物質(zhì)用于高效的能量?jī)?chǔ)存。

圖1. FePc-Fe2P@25/26-CNR催化劑的合成示意圖

本論文以“Fe phthalocyanine stabilized on phosphorous-doped multi-defective carbon nanoribbons as oxygen reduction electrocatalysts”為題發(fā)表在《Applied Catalysis B: Environmental》上，2023年影響因子22.1。溫州大學(xué)為第一通訊單位，我校化學(xué)與材料工程學(xué)院錢(qián)金杰副教授和楊植教授為通訊作者，化學(xué)與材料工程學(xué)院2019級(jí)碩士研究生黃淇、2021級(jí)碩士研究生徐少杰和2022級(jí)碩士研究生劉捷為共同第一作者。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金（21601137）、浙江省自然科學(xué)基金（LQ16B010003）、浙江省溫州市基礎(chǔ)科技研究項(xiàng)目（H20220001）、中國(guó)科學(xué)院結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（20190008）和云南省地方本科高校基礎(chǔ)研究聯(lián)合專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（202101BA070001-042）的資助。

原文鏈接：

Appl. Catal. B-Environ., 2023, 339, 123172. https://10.1016/j.apcatb.2023.123172