缺陷碳最近被认为是贵金属电催化剂最有前途的替代品之一。然而，碳缺陷的原子结构剪裁极具挑战性，特别是在调节缺陷密度以最大化活性位点方面。
近日，天津理工大学赵炯鹏，吉林大学Xiangdong Yao报道了一种界面自腐蚀策略，通过在受限碳腔中ZnO量子点和生成CO2气体的一系列热氧化还原反应来控制碳原子的移除和重构。
文章要点
1）研究人员首先进行了有限元分析。具体而言，模拟了不同开度和载气流速下，CO2气体在碳腔内的自由扩散状态和从CO2到CO的转化程度。结果表明，碳腔的受限空间抑制了CO2的自由扩散，从而保证了碳的循环反应更加彻底和持久，从而避免了碳的区域结构有序化。
2）实验上，选择特定的MOF作为前驱体，构建半封闭空间来控制CO2/CO气体的扩散。原位热重-质谱分析结合拉曼光谱分析表明，碳腔中受限的CO2气体将显著增加缺陷密度，且与碱性和酸性电解液中的ORR活性成正比（例如，在0.1M KOH和0.1M HClO4中的半波电位分别为0.75和0.90 V）。
3）归一化比活度和密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示了缺陷位点之间存在梯度“邻近效应”(即，随着缺陷位空间距离的缩短，比活度增加，ORR的理论超势减小)，这得益于衍生的超高密度碳缺陷。
参考文献
Wu et al., Ultra-dense carbon defects as highly active sites for oxygen reduction catalysis, Chem (2022)
DOI：10.1016/j.chempr.2022.06.013
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.06.013
