李婧晗 宋亚乘 周亚洲 程晓农 杨 娟

(江苏大学材料科学与工程学院，镇江 212013)

为解决能源和环境危机，燃料电池(FCs)作为一种可持续的能源转换装置，以其高转化率、高功率密度和无污染等优点引起了人们的广泛关注[1]。利用催化剂促进发生在阴极的氧还原反应(ORR)已成为提高燃料电池效率的关键[2-3]。然而，目前最高效的商业铂碳(Pt/C)催化剂因其成本高、资源稀缺、长期稳定性差、耐甲醇性差等问题，限制了燃料电池的大规模商业化应用[4-6]。因此，开发价格低廉、催化性能优异的替代材料对燃料电池的发展具有十分重要的意义。

近年来，氮掺杂多孔碳材料被认为是一种具有前景的可替代Pt/C的催化剂材料。氮和碳相似的原子半径便于掺杂过程的进行[7]，并且氮的加入能够改变相邻碳原子周围的电荷分布[8]，产生更多有利于氧气吸附和解离的活性位点，促进电子转移[9]。已有研究表明材料中的高氮含量，是呈现出优异电化学性能的关键之一[10-12]。另一方面，多孔结构的存在能促进电子传输，缩短反应物扩散距离，提高材料催化活性[13-14]。泡沫碳作为一种由石墨或无定形碳组成的三维网状结构的碳材料，其内部具有一系列孔结构[15]，并能通过与金属或非金属复合获得电化学性能卓越的材料。经过几十年的发展，泡沫碳与石墨烯和碳纳米管等新型碳材料相比，其生产技术已相对成熟稳定，并且因其独特的开孔结构、成本低廉、易制备等优点已被广泛用于催化剂载体。……