中科院青島生物能源與過程研究所新型能源碳素材料團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種氮摻雜的石墨炔材料，用作氧還原反應(yīng)，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，相關(guān)工作近日發(fā)表于《應(yīng)用材料與界面》。

　　石墨炔是一種新型碳材料，由炔鍵和苯環(huán)連接而成，具有特殊的sp雜化(一種較常見的雜化方式)碳原子，已被報(bào)道在光催化、電催化以及生物方面均表現(xiàn)出優(yōu)異特性。研究利用石墨炔材料獨(dú)特的炔鍵引起碳骨架中部分碳原子帶正電的特性，進(jìn)一步通過氮修飾，將石墨炔材料成功應(yīng)用于氧還原電催化反應(yīng)，表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原催化性能。

　　石墨炔中碳原子被氮取代后，其電荷結(jié)構(gòu)將被調(diào)控，與氮相鄰的碳原子表現(xiàn)出更強(qiáng)的正電性，可作為氧還原反應(yīng)的活性中心。由于石墨炔材料具有不同于常規(guī)碳材料(石墨烯、碳納米管、石墨、無定形碳等)的特殊sp雜化碳原子，氮原子可以通過取代sp雜化碳，得到新的氮摻雜方式，理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種新的摻雜方式可以有效提高碳材料的催化性能。所制得的氮取代的石墨炔材料的氧還原催化性能與商業(yè)碳載鉑催化劑相當(dāng)。該工作顯示石墨炔在電催化材料和燃料電池中的巨大應(yīng)用前景，也為解決氧還原反應(yīng)中鉑等貴金屬催化劑高昂的成本和儲(chǔ)量有限的問題，提供了重要的途徑。