合理设计具有成本效益和活性的电催化剂是大规模实现氢燃料电池和金属-空气电池的重要一步。它的成功需要大大改善阴极氧还原反应（ORR）的动力学。

有鉴于此，澳大利亚新南威尔士大学卢迅宇教授和Rose Amal教授等人，报道了一种新型的ORR催化剂，该催化剂是通过在装饰有大量Co-Nx和Cu-Nx原子位点（表示为SA-CoCu@Cu/CoNP）的石墨碳层中包封装饰有薄Cu层的Co纳米颗粒而形成的。

本文要点

1）通过双氰胺辅助的热解工艺制备了由钴和铜组成的新型催化剂。由于在煅烧过程中Co²⁺和Cu²⁺阳离子具有独特的扩散特性，因此形成了装饰有薄铜层的Co纳米颗粒（NPs），它们被包埋在Cu-Nx和Co-Nx共掺杂石墨烯纳米片（SA‐CoCu@Cu/CoNP）。

2）多组分SA‐CoCu@Cu/CoNP复合材料在碱性介质中表现出显著的ORR催化活性、非凡的稳定性和优异的甲醇耐受性，在相同的测试条件下表现优于市售的铂碳，并且在酸性介质中也具有活性。

3）X射线光谱结果和密度泛函理论计算表明，由于嵌入的纳米粒子和附近的Cu-Nx物种的供电子效应，Co-Nx活性位点的修饰电子结构具有出色的ORR催化性能。此外，还确定了Cu-Nx位点在抑制ORR过程中过氧化物形成中的有效作用，使合成的催化剂具有较长的稳定性和较高的效率，有利于实际应用。

参考文献：

Qingran Zhang et al. Electronically Modified Atomic Sites Within a Multicomponent Co/Cu Composite for Efficient Oxygen Electroreduction. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202100303

https://doi.org/10.1002/aenm.202100303