Small: 一分钟“炸”出单原子催化剂

单原子催化剂的制备常常需要借助热处理,然而炉内退火过程耗时久能耗高,还经常需要惰性气体作为保护气氛。因此,发展一种低成本且快速的单原子合成策略对实现单原子材料的高效制备具有重要意义。

高压电可利用焦耳热迅速提高反应温度,从而导致含碳材料在短时间内石墨化。受此启发,中国科学技术大学洪勋/吴宇恩和深圳大学余振强合作,利用高压电快速碳化ZnCo-ZIF材料,实现了氮掺杂碳负载Co单原子催化剂的快速制备。在连续放电模式(Plasma arc模式)下,借助NaF为模板,可获得超薄纳米片结构;而在脉冲放电模式(Spark pulse模式)下,电火花产生的瞬态高温可形成气爆作用,将前驱体“炸”成空心纳米球,并且两种结构都包含了原子级分散的Co。后者的分级介孔结构,中空腔和多孔壳层,为电催化反应提供了大量的传质通道,其碱性ORR的半波电位达到0.887 V。文章报道的高压电击碳化法为碳基单原子催化剂及相关碳基材料的流水线式工业化生产提供了新的思路。

相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.202007264)上。

该文仅提供给Wiley MaterialsViews China独家报道。