李淑媛, 常 迎,2,3, 贾晶春,2,3, 贾美林,2,3

(1.内蒙古师范大学 化学与环境科学学院,内蒙古 呼和浩特 010022;2.内蒙古自治区绿色催化重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010022;3.内蒙古自治区水环境安全协同创新中心,内蒙古 呼和浩特 010022)

环境污染和能源短缺是目前困扰全球的两大问题,各国科学家都在积极寻求解决这些问题的方法。开发高效环保、低成本和无污染的电催化剂,以实现能源的可再生和转换是研究的热点[1-2],如燃料电池、金属空气电池等[3-5]。氧还原反应是上述电池的关键反应,然而该反应由于动力学缓慢而受到制约[6-8]。因此,开发具有较好的氧还原性能的催化剂提高反应速率至关重要。目前,贵金属Pt/C被认为是最有效的氧还原反应催化剂[9],但由于Pt储量低、成本高、耐久性差制约了其商业化发展,因此寻找非贵金属、过渡金属、杂原子催化剂等来替代Pt/C催化剂是未来的发展方向[10-11]。

开发比商用Pt/C具有更优性能的氧还原催化剂目前仍是一个巨大的挑战[12-13]。近来以碳基材料替代商用Pt/C催化剂引起了研究者的兴趣[14],常见的碳基催化剂包括异元素掺杂(N、P和S)的石墨烯、碳纳米管和生物质碳材料等,特别是生物质碳材料只需要高温煅烧生物质前驱体即可得到,方法简单,如果选取废弃生物质,不仅廉价易得,还实现废物循环再利用,符合绿色化学理念,更加受到研究者青睐。Kyoungho Kim等[15]用水热法和高温处理橘皮得到的生物质碳材料,并用于Na-空气电池的电极材料,显示出优良的性能。……