郭佳宁，向中华

（1 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京100029； 2 河北师范大学化学与材料科学学院，河北省无机纳米材料重点实验室，河北石家庄050024）

引 言

随着能源危机和全球变暖日益严重，开发清洁、可持续的新型能源转换和储存装置已变得非常迫切[1-3]。在这些先进的能源技术中，燃料电池以其低排放、高转化效率和操作方便等优点被认为是很有前途的能源技术[4-5]。在氢氧质子交换膜燃料电池中，氢气在阳极被氧化成质子和电子，同时产生的质子穿过质子交换膜迁移到阴极，在此过程中，来自外部电路的电子同时将氧气还原为水[6-7]。这两种反应都需要电催化剂来降低活化能壁垒以保证高效的性能[8-9]。目前，铂(Pt)被认为是用于氢氧化反应(HOR)和氧还原反应(ORR)最有效的电催化剂。但是，阴极上ORR 的动力学比阳极上HOR 的动力学慢五个数量级[10-11]，在阴极所需铂催化剂载量比阳极高得多。而Pt 的高昂成本和资源稀缺阻碍了燃料电池的大规模商业化发展[12-13]。因此，开发替代Pt的低成本、高稳定性和活性的ORR非贵金属催化剂(NPMC)是当前研究的热点。

在过去的几十年里，很多NPMC被设计和发展，在ORR 电催化活性和稳定性等方面取得了重大进展[14-15]。当前NPMC 体系主要包括过渡金属氮掺杂碳[15-16]、负载型过渡金属氧化物[17]、过渡金属碳化物[18]和杂原子掺杂碳材料[19]等。其中，大环化合物由于其独特的平面结构、高共轭和富氧化还原的化学性质而获得了较高的关注度，成为铂基催化剂的优良替代品[20]。……