上海硅酸鹽所在異質(zhì)原子摻雜石墨烯電催化應(yīng)用研究中獲進(jìn)展

　　近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員劉茜和王家成帶領(lǐng)的研究小組，發(fā)展了異質(zhì)原子摻雜石墨烯電催化材料的多種合成路線，其中在氮摻雜、硫摻雜和二元摻雜（N,B；N,S；N,P）石墨烯電催化應(yīng)用研究方面取得了一系列創(chuàng)新性研究結(jié)果，發(fā)表在Nano Research, 2016, 9(3), 808–819；Carbon, 2016, 102, 58-65；Scientific Reports, 2015, 5, 9304等期刊上。

　　近日，清華大學(xué)出版社將該課題組發(fā)表在Nano Research上的文章“Novel Synthesis of N-doped Graphene as an Efficient Electrocatalyst towards Oxygen Reduction”（Nano Research, 2016, 9(3), 808–819）作為研究亮點(diǎn)推薦到美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）主辦的“EurekAlert!中文版”網(wǎng)頁(yè)上。該文第一作者為課題組青年研究人員馬汝廣，上海硅酸鹽所計(jì)算中心研究員劉建軍為該項(xiàng)工作中關(guān)于石墨烯中氮原子摻雜種類(lèi)的演化提供了理論計(jì)算模擬。該研究工作通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論模擬結(jié)合，發(fā)現(xiàn)吡啶氮的增加能夠顯著提高電催化氧還原性能，為一直存在爭(zhēng)議的“摻雜氮的種類(lèi)對(duì)碳基材料電催化活性位點(diǎn)的影響”提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)和科學(xué)解釋。該結(jié)果也與最近日本的一個(gè)研究小組發(fā)表在Science上的研究結(jié)果異曲同工（Guo et al, Active Sites of Nitrogen-doped Carbon Materials for Oxygen Reduction Reaction Clarified using Model Catalysts, Science, 2016, 351(6271), 361-365）。日本的研究小組認(rèn)為吡啶氮改變了相鄰碳原子的Levis堿度，從而提高了氧還原性能。

　　相關(guān)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目和上海市科委MGI項(xiàng)目的支持。