魏家崴，李 平，强富强，王焕磊

(中国海洋大学 材料科学与工程学院，山东 青岛 266100)

0 引 言

煤、石油、天然气等化石燃料的开采与消耗引起了能源枯竭和环境污染等问题，迫使我们需要发展效率高、环境友好的新型能源技术。燃料电池[1]和空气电池[2]是拥有高比容量和高能量密度的环保型便携器件，拥有很高的研究价值和广阔的应用市场。然而，阴极动力学缓慢的氧还原反应(ORR)极大地限制了电池的总反应速度，也因此影响了电池性能的进一步提升，所以提高电池效率的一个方法是改善阴极的氧还原反应，即在阴极材料中添加氧还原反应催化剂[3-5]。

目前市面上的氧还原反应催化剂为Pt/C贵金属[6]，催化能力高但也面临着许多问题，比如储量稀少带来的高价格以及循环稳定性差和耐甲醇等燃料的毒副作用能力不佳等[7-9]。碳基材料催化剂被认为是最有希望的贵金属替代物，碳基材料不仅拥有低廉的成本，也有优异的导电能力、良好的化学稳定性和较大的比表面积等，易于氧还原反应中氧的吸脱附和电子的传输[10-11]。对碳材料进一步掺杂以提高碳材料的催化能力、稳定性等是近年来研究的热点[12]。如图1所示，杂原子掺杂无金属碳材料用于ORR反应催化剂的研究逐年增加，因此本文简要讨论了氧还原反应的机理并总结了用于氧还原反应催化剂的杂原子掺杂碳材料，给出了用于掺杂的杂原子的类型以及掺杂提高催化性能的可能原因，最后，展望了碳基氧还原催化剂的发展方向。……