韓國(guó)蔚山國(guó)立科技大學(xué)（UNIST）研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種具有高性能、高穩(wěn)定性的無金屬催化劑。研究成果發(fā)表在科學(xué)期刊Nanoscale上。
由于化石燃料的稀缺和日益增長(zhǎng)的能源需求刺激了對(duì)能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究，燃料電池因其顯著的能量密度和無環(huán)境污染的優(yōu)勢(shì)，在眾多的能量系統(tǒng)中脫穎而出。燃料電池被認(rèn)為是未來電動(dòng)汽車的電源首選，而氧還原催化劑是提高燃料電池性能的關(guān)鍵所在。
UNIST Byeong-Su教授的研究小組提出了一個(gè)雜原子摻雜石墨烯納米片的獨(dú)特設(shè)計(jì)，有利于提高氧還原的性能。下圖為材料的制備過程示意圖：將石墨粉末氧化并剝離，經(jīng)超聲波處理，得到褐色的氧化石墨烯（GO）納米分散體。氧化石墨烯邊緣上具有各種官能團(tuán)，如羧酸（-COOH ），羥基（-OH ）和環(huán)氧基（ -COC ）。
摻雜氧化石墨烯的整體方案
當(dāng)氧化石墨烯懸浮液與胺接觸，其羧酸基團(tuán)會(huì)與胺反應(yīng)形成酰胺基，反應(yīng)在水溶性鹽酸鹽碳化二亞胺1-乙基-3 -（3 - 二甲基氨基丙基）碳二亞胺（ EDC ）中進(jìn)行。在管式爐中，在氬氣氛下將氧化石墨烯懸浮液在800℃退火1小時(shí)，使氮摻雜到氧化石墨烯納米片中。
此外UNIST研究團(tuán)隊(duì)展示了如何通過改變氮摻雜程度和結(jié)構(gòu)來提高催化劑的電化學(xué)性能。另外，他們進(jìn)一步引入硼和硫等其它雜原子到納米石墨烯中，來探究不同摻雜原子對(duì)電催化劑性能的影響。
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