2022年8月23日，清华大学主办的能源学术期刊Nano Research Energy（https://www.sciopen.com/journal/2790-8119 ）编委、湘潭大学刘益江副教授课题组提出一种单一有效的原位造备Fe₃N和FeCo纳米颗粒建饰的杂化碳资料的步骤并用于高效氧还原催化反映

。论文标题为“Metal-coordinated porous polydopamine nanospheres derived Fe₃N-FeCo encapsulated N-doped carbon as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction”

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图1. (a) Fe₃N-FeCo@NC的造备示意图
；Fe₃N-FeCo@NC的TEM (b)和HRTEM (c)照片
；Fe₃N-FeCo@NC的LSV曲线(d)
；基于Fe₃N-FeCo@NC的锌空电池的功率密度 (e)

。

氧还原反映(ORR)是金属空气电池的沉要半反映，但是反映动力学缓慢

。Pt基催化剂能有效提升ORR动力学，但存在不变性低、资源紧缺、价值昂贵等问题，限度了金属空气电池的贸易化利用

。因而，开发非贵金属ORR催化剂至关沉要

。在已开发的各类非贵金属催化剂中，金属氮化物掺杂的碳资料（MN_x-C）由于其高导电性、优异的氧还原催化活性和经济合用性被以为是最有可能取代Pt基催化剂的一类资料

。其中，氮化铁（Fe₃N）建饰的碳资料（Fe₃N-C）拥有可与Pt/C媲美的ORR催化活性

。然而，形成Fe₃N颗粒通常必要高温氨化，这不仅增长了造备成本也存在安全隐患

。若何通过非高温氨化步骤来造备Fe₃N纳米颗粒建饰的碳资料并显著提升其ORR催化活性成为了新的关注点

。

因而，刘益江课题组提出一种单一有效的原位造备Fe₃N和FeCo纳米颗粒建饰的杂化碳资料的步骤并用于高效氧还原催化反映

。首先，通过乳液组装和自聚合的步骤造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表包覆三聚氰胺得到Fe-PDA@Co@melamine络合物，最后通过高温热解得到Fe₃N和FeCo建饰的多孔碳球和碳纳米片共存的杂化碳资料Fe₃N-FeCo@NC

。在本工作中不必要经过高温氨化即可原位形成Fe₃N纳米颗粒，这重要得益于乳液组装和自聚合相结合的战术，使铁均匀分散在聚多巴胺多孔球中，同时三聚氰胺与铁也有相互作用，因而不必要额表的高温氨化

。Fe₃N-FeCo@NC拥有较大的比表表积和多级孔结构，同时拥有Fe₃N、FeCo、M-N_x等活性种，因而拥有优异的氧还原电催化活性

。在0.1M KOH介质中，Fe₃N-FeCo@NC的肇始电位为1.05 V，半波电位为0.89 V，超过Pt/C的肇始电位（0.97 V）和半波电位（0.85 V），也远远超过参比样品Fe/NC（先驱体不含Co和三聚氰胺）和Fe,Co/NC（先驱体不含三聚氰胺），是目前MN_x-C资料 ORR机能的最高值之一

。此表，Fe₃N-FeCo@NC的不变性和抗甲醇机能也远远超过Pt/C


；贔e₃N-FeCo@NC为空气阴极的锌空气电池的开路电压为1.50 V，功率密度达141 mW·cm^?2，比容量为806.6 mAh·g^?1Zn，显著高于Pt/C组装的电池（开路电压为1.48 V，功率密度113 mW·cm^?2，比容量为660.6 mAh·g^?1Zn）

。同时，基于Fe₃N-FeCo@NC的锌空气电池拥有优异的倍率机能和不变性

。以上了局批注Fe₃N-FeCo@NC是一种高效且不变的ORR电催化剂，有利于推动锌空电池的现实利用

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有关论文信息：

Guo, F. J.; Zhang, M. Y.; Yi, S. C.; Li, X. X.; Xin, R.; Yang, M.; Liu, B.; Chen, H. B.; Li, H. M.; Liu, Y. J. Metal-coordinated porous polydopamine nanospheres derived Fe3N-FeCo encapsulated N-doped carbon as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction. Nano Res. Energy 2022, 1: e9120027. DOI: 10.26599/NRE.2022.9120027. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120027 .

作为Nano Research姊妹刊，Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月创刊，由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编

。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉，全英文盛开获取期刊，聚焦纳米资料和纳米科学技术在新型能源有关领域的前沿钻研与利用，对标国际顶级能源期刊，致力于颁发高水平的原创性钻研和综述类论文

。2023年之前免收APC用度，欢迎各位教员踊跃投稿

。投稿请联系：NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn.