过渡金属合金及其化合物已被设计为相对经济和高活性的非贵金属电催化剂，用于氧还原反应 (ORR)。然而，催化剂的稳定性被认为是实际应用的关键问题。

有鉴于此，北京工业大学孙再成教授和安丽等人，报道了一种由金属前驱体和经冷冻干燥预处理形成的双氰胺纳米纤维合成的氮掺杂石墨碳纳米管(CoNi@N-GCNT-FD)包覆CoNi合金纳米粒子电催化剂。

本文要点

1）在冷冻干燥过程中采用自组装路线合成双氰胺纳米纤维，然后在氩气气氛中与醋酸钴和醋酸镍裂解。最后，对制备的催化剂进行酸洗以去除表面金属颗粒并形成包裹有 N 掺杂石墨碳纳米管的 CoNi 合金颗粒（标记为 CoNi@N-GCNT-FD）。氮掺杂碳管有效地保护了CoNi合金在酸性或碱性介质中的溶解。

2）该电催化剂在碱性介质中表现出显著的ORR性能，0.90 V (vs RHE) 的正起始电位，0.84 V (vs RHE)的半波电位和6.4 mA cm^-2的极限电流密度。其优异的ORR催化性能是由于其具有较高的比表面积以及CoNi合金与纳米管保护层之间的协同影响。

3）由于N-GCNT的独特结构更有利于传质，并保护合金颗粒免受恶劣条件下的腐蚀，CoNi@N-GCNT-FD还显示出抗甲醇毒性和超过10,000次循环的良好稳定性。

总之，这种简单的路线可广泛用于制备具有较高经济和高性能的其他合金电催化剂，用于电力转换和储存装置领域。

参考文献：

Lijuan Niu et al. CoNi Alloy Nanoparticles Encapsulated in N-Doped Graphite Carbon Nanotubes as an Efficient Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction in an Alkaline Medium. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c02098

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c02098