开发具有良好氧还原反应活性和稳定性的无铂族金属(PGM)电催化剂对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的大规模商业化具有重要意义。

有鉴于此，华中科技大学李箐教授等人，通过双交联(DC)水凝胶策略开发了具有相当高ORR活性和稳定性的Co-N-C催化剂。

本文要点

1）采用双交联(DC)水凝胶策略制备了一种高性能、抗fenton反应钴-氮-碳(Co-N-C)催化剂，包括丙烯酸(AA)与丙烯酰胺(AM)共聚的化学交联和Co²⁺与P(AA - AM)共聚物的金属配位交联。所制备的DC水凝胶通过螯合Co-N/O键促进Co²⁺的分散，并在随后的热解过程中减轻金属团聚，从而形成原子分散的Co-Nx/C活性中心。通过优化AA/AM的配比，

2）最佳的 P(AA-AM)(5-1)-Co-N 催化剂表现出较高的氮掺杂含量（12.36 at%）和比表面积（1397 m² g^-1），明显大于单交联(SC)水凝胶制备的PAA-Co-N催化剂(10.59 at%/746 m² g⁻¹)。

3）电化学测量表明，相对于 PAA-Co-N，P(AA-AM)(5-1)-Co-N 具有增强的 ORR 活性（半波电位 (E_1/2) ≈0.820 V，vs RHE)）和稳定性（在 60 ºC 下在 0.5 M H₂SO₄ 中进行 5000 次潜在循环后，E_1/2 仅有 4 mV 的偏移），这高于目前报道的大多数 Co-N-C 催化剂。

参考文献：

Zhengpei Miao et al. Constructing Co–N–C Catalyst via a Double Crosslinking Hydrogel Strategy for Enhanced Oxygen Reduction Catalysis in Fuel Cells. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202100735

https://doi.org/10.1002/smll.202100735