Advanced Energy Materials:空气辅助瞬态合成亚稳态氧化镍助力碱性醇类燃料氧化反应

铂基贵金属材料被广泛认为是一种高效的碱性醇类氧化电催化剂。然而,此类催化剂所具有的高成本以及易受CO中毒的性质严重阻碍醇类燃料电池实现大规模商业化应用。发展高效、低成本的醇类氧化反应电催化剂的迫切需求,激发了广大研究学者的兴趣。解决这一难题的关键在于构建具有高活性和耐用性的非贵金属基电催化剂。而在非贵金属材料中,镍基材料近年来被认为是一种极具潜力的催化剂材料,是替代贵金属材料的首选并被寄予厚望。

近日,天津大学胡文彬教授,邓意达教授,陈亚楠教授团队通过空气辅助瞬态热冲击策略合成了均匀锚定于碳布的超薄碳包覆氧化镍纳米颗粒材料(NiO@C/CC),并将其作为多种醇类氧化反应的电催化剂。快速加热和冷却过程使得该材料具有氧空位、高浓度的高价态Ni,结合与原位生成的超薄碳层之间的协同效应,不仅能够调节催化剂的表面性质和电子结构,增强电荷转移,而且可以提供丰富的活性位点,强化了反应物分子在催化剂表面的吸附,所制备的NiO@C/CC表现出优异的电催化碱性醇类氧化反应的性能,其性能优于目前已报道的大多数非贵金属催化剂。这一工作为开发高性能碱性醇类燃料电池的镍基催化剂提供了一个有前途和可行的合成策略,且具有一定的普适性,可以推广应用于其他过渡金属化合物催化剂的合理设计和快速合成。相关成果已发表于Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.202001397)上。