氧还原反应（ORR）限制了燃料电池和空气金属电池中与氧相关的能量转换效率。人们通常需要通过昂贵的贵金属催化剂来增强ORR性能以及提升设备中的转化效率。因此，进行深入的研究，发展低成本，储量丰富的ORR的高效电极至关重要。在这种情况下，无金属碳纳米结构和导电聚合物用于ORR成为了研究重点。近日，林雪平大学Xavier Crispin，Mikhail Vagin等报道了一种n型掺杂的poly(benzimidazobenzophenanthroline)（BBL）材料，它是一种高效稳定的氧阴极材料。

本文要点：

1）研究表明，BBL具有高的ORR性能（低的过电势和高的电流密度），优于标准的p掺杂导电聚合物电极poly(3,4‐ethylendioxythiophene)（PEDOT）。BBL还是多功能ORR电极材料，在很宽的pH范围内都具有活性。

2）通过改变pH值，可以改变BBL催化ORR的反应途径，表现为在高碱性介质中产生H₂O₂（由于离子化H₂O₂（HO₂^-）的排斥），或通过（2 + 2）-电子转移途径将O₂完全还原成H₂O（中间产物为H₂O₂）；而PEDOT的ORR产物为H₂O₂。

该工作表明，n掺杂BBL是低成本和环保型燃料电池的有希望的空气电极材料，不需要任何助催化剂，并且其性能优于p掺杂PEDOT空气电极。

Mikhail Vagin, et al. Negatively‐Doped Conducting Polymers for Oxygen Reduction Reaction. Adv. Energy Mater., 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002664

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002664