以色列理工学院Dario R. Dekel、塔尔图大学Kaido Tammeveski等报道、表征了制备了过渡金属、氮共掺杂的碳化物衍生物，碳/碳纳米管复合物（N-CDC/CNT），将其用于阳离子交换膜燃料电池的阳极材料。作者在该过程中分别使用Co、Fe，和CoFe过渡金属，以1,10-菲咯啉作为氮分子，通过简单的高温热解法制备。相关表征结果显示，合成的材料中金属、氮都得以掺杂，同时三种不同金属组成的材料的形貌/结构保持非常类似。

本文要点：

（1）

通过旋转圆盘电极电化学测试ORR氧还原性质，验证了M-N-CDC/CNT催化剂都在碱性溶液中表现类似的催化活性，作者发现在ORR催化反应中生成HO₂^-物种取决于催化剂中的金属物种变化情况（Co, Fe, CoFe）。同时三种催化剂都表现出较高的稳定性，在10000次电极反应后未见性能衰减。这种较高的催化活性来自于M-N_x、吡啶N、多孔结构所导致。

（2）

构建了H₂/O₂ AEMFC，并测试了催化剂活性，发现CoFe-N-CDC/CNT在500 mA cm^-2电流密度中达到0.75 V，同时峰值能量功率密度超过1 W cm^-2，此外在H₂/CO₂无空气系统中达到0.8 W cm^-2的封住能量密度，从而验证了CoFe-N-CDC/CNT材料在AEMFC中工作环境中展示了非常好的稳定性。

参考文献

Jaana Lilloja, Elo Kibena-Põldsepp, Ave Sarapuu, John C. Douglin, Maike Käärik, Jekaterina Kozlova, Päärn Paiste, Arvo Kikas, Jaan Aruväli, Jaan Leis, Väino Sammelselg, Dario R. Dekel*, and Kaido Tammeveski*, Transition-Metal- and Nitrogen-Doped Carbide-Derived Carbon/Carbon Nanotube Composites as Cathode Catalysts for Anion-Exchange Membrane Fuel Cells, ACS Catal. 2021, 11, 1920–1931

DOI: 10.1021/acscatal.0c03511

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03511