镍掺杂会降低用于氧还原反应的钴-碳催化剂中的电子转移效率

《ACS Applied Energy Materials》：Trace Ni Doping Reduces Electron Transfer in Co-Carbon Catalysts for Oxygen Reduction

氧还原反应非贵金属催化剂研究：Ni掺杂Co纳米颗粒嵌入多级孔碳材料（HOMC）展现出0.917 V（vs RHE）半波电位，在锌空气电池中实现1.459 V开路电压和105.58 mW cm?2功率密度，优于Pt/C+IrO?商用催化剂。

　　

设计出既具有优异内在活性又具备快速质量传递能力的非贵金属电催化剂，用于氧还原反应（ORR），是一个研究热点，但仍然面临重大挑战。为克服这一难题，研究人员合理设计了一种混合复合材料：该材料由微量镍掺杂的钴纳米颗粒均匀嵌入到具有层次结构的宏观/介观/微观孔隙的氮掺杂碳多面体（HOMC）中。理论分析表明，镍的掺入促进了钴物种向HOMC的电子转移，从而加速了*OH在C/N位点的脱附过程。正如预期那样，D_Ni-Co@HOMC催化剂在ORR性能上表现出色，其半波电位达到了0.917 V（相对于RHE），远超迄今为止报道的大多数过渡金属掺杂碳催化剂。值得注意的是，当使用D_Ni-Co@HOMC作为锌-空气电池的空气电极时，该电池的开路电压（1.459 V）和功率密度（105.58 mW cm^–2）均优于商用Pt/C + IrO₂催化剂。这些发现有望推动先进非贵金属催化剂在能源存储和转换技术领域的应用发展。