王咪咪，李彦萍，韩高义，田欣欣

（山西大学 分子科学研究所，能量转换与存储材料山西省重点实验室，山西 太原 030006）

0 引言

全球化石燃料消耗的不断增加带来了日益严重的环境问题，能源和环境问题已经成为人们需要面对的两大主要难题。燃料电池［1］作为一种将化学能可以直接转变为电能的可持续发电设备，在研究领域引起了人们的广泛关注。

但是，该反应缓慢的动力学过程和过高电势制约了燃料电池的发展。虽然铂（Pt）基催化剂具有优异的氧还原反应（ORR）电催化活性，但其高昂的成本和较差的稳定性严重阻碍了燃料电池的推广与应用。因此，该领域的侧重点是研究高效、稳定且低成本的阴极ORR催化剂。过渡金属螯合物［2-3］、过渡金属碳化物［4-5］、杂原子掺杂碳材料［6］和过渡金属-氮共掺杂的碳（M-N/C）［7-8］等成为近几年研究较热的非贵金属阴极ORR催化剂。其中碳基纳米材料（包括碳纳米管、多孔碳和石墨烯）具有成本低、长期稳定的显著优势。此外，还可以通过在碳材料上掺杂杂原子（如N，P，B，S），来打破碳原子附近的电中性，有利于氧气分子的吸附和氧还原反应的进行来提高其催化活性。将无机盐、碳源和氮源经过热解制备的M-N/C型催化剂具有较好的ORR电催化性能，同时还具有低廉的价格、较好的稳定性，极有可能取代Pt/C用于阴极催化氧还原反应［9-11］。

与结构相似的石墨烯相比，氧化石墨烯芳香区的羧基在增大水中溶解度的同时，还可以在进行化学修饰时为键合元素提供结合位点，使氧化石墨烯具有不同的性质［12］。……