纳米碳点(C-dots)，是一类尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料，由于其原材料资源丰富和廉价，且优异的水溶性，化学惰性，低毒性，易官能团化和抗光漂白能力，逐渐成为碳纳米材料家族中的一颗新星。在近几年里，关于碳点的制备，性质和应用等方面的研究已经取得了很大的进展。碳点被认为是在碱性介质中进行氧还原反应(ORR)最有潜力的催化剂之一。然而，由于缺乏实现纳米碳点良好分散的方法以及较差的电催化活性，严重限制了金属空气电池的 ORR性能。近日，中南大学的Yanqing Lai、美国西北大学Vinayak P. Dravid教授和华中科技大学的Yuan Li等人合作报道了一种生物质衍生方法，用于实现碳点的原位磷掺杂(P‐掺杂)及其在石墨烯基体上的同步装饰。制备得到的P-掺杂碳点/石墨烯(P-CD/G)纳米复合材料，可达到碳纳米材料的超高P-掺杂水平。研究发现，P-CD/G纳米复合材料具有良好的ORR催化活性，可与工业铂/碳催化剂相媲美。当用作液态铝-空气电池的阴极材料时，该装置表现出优异的功率密度为157.3 mW/cm²(与类似的Pt/C电池的151.5 mW/cm²相比)。基于该新型P-CD/G纳米复合材料，设计并制造了一种全固态柔性铝空气电池。该装置在不同弯曲状态下放电电压稳定在≈1.2 V。该工作介绍了一种独特的生物质衍生材料，具有高效的电催化性能，有望取代贵金属催化剂，用于未来的便携式和可穿戴电子设备。

Mengran Wang, Yuan Li, Jing Fang, Cesar J. Villa, Yaobin Xu, Shiqiang Hao, Jie Li, Yexiang Liu, Chris Wolverton, Xinqi Chen, Vinayak P. Dravid, Yanqing Lai. Superior Oxygen Reduction Reaction on Phosphorus-Doped Carbon Dot/Graphene Aerogel for All-Solid-State Flexible Al-Air Batteries. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201902736

https://doi.org/10.1002/aenm.201902736