近日，我校材料院青年教师黄华杰在材料学国际著名期刊《ACS Nano》发表了题为“Advancements in Noble Metal-Decorated Porous Carbon Nanoarchitectures: Key Catalysts for Direct Liquid Fuel Cells”的研究成果，系统总结了贵金属修饰纳米多孔碳电催化剂在直接液体燃料电池中的应用。该成果被美国化学学会（ACS）选为ACS Editors' Choice亮点文章（图1）。
图1
在双碳目标的指引下，建立可持续的清洁能源生产和消费体系已成为全社会的共识，而实现这一愿景的重要途径之一在于开发以直接液体燃料电池为代表的高效能量转换系统。电极催化剂是直接液体燃料电池的核心组件，也是决定电池综合性能的关键因素。基于以上背景，本文首先介绍了贵金属修饰纳米多孔碳电催化剂的结构特征、工作机制及设计准则，同时分类阐述了包括模版辅助碳化、水热/溶剂热、化学气相层积、电沉积等各种合成方法的优缺点，详细梳理了不同制备策略对所获得的纳米多孔碳基电催化剂形貌、组成及结构的影响机理（图2）。此外，作者重点讨论了贵金属修饰纳米多孔碳电催化剂的孔道构造、颗粒尺寸、原子组成、键合方式、电荷传输等要素与催化活性、选择性、抗毒性和稳定性之间的构效关系，系统地归纳了贵金属纳米晶与多孔碳载体的协同催化增效机制。最后，论文还对贵金属修饰纳米多孔碳电催化剂当前所面临的困难与挑战，以及未来的发展趋势进行了总结和展望。
图2 各种贵金属修饰纳米多孔碳电催化剂的微观结构示意图
黄华杰副教授与其指导的硕士生郭相杰为论文的共同第一作者。成果由我校联合澳大利亚昆士兰大学、浙江海洋大学、南京邮电大学等高校共同完成。
论文信息：Huang H., Guo X., Zhang C., et al. ACS Nano 2024, 18, 10341−10373.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08486
