北京大学李彦教授课题组《ACS AMI》: 碳纳米管在氧电催化反应中的应用

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氧电催化反应是燃料电池和金属-空气电池运行的关键过程。碳纳米材料因其比表面积大、结构多样而被广泛应用于氧电催化反应的催化剂。适合氧电催化反应的碳材料应具有以下性质:大的暴露比表面积、优异的导电性、适当的亲水性和高的化学稳定性。碳纳米管(CNTs)完全满足这些要求，使其成为催化剂的理想候选材料。经过多年的发展，CNTs已被广泛应用于无金属催化剂和金属催化剂载体。

近日，北京大学李彦教授课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊上发表了题为: Applications of Carbon Nanotubes in Oxygen Electrocatalytic Reactions的Perspective文章（DOI: 10.1021/acsami.1c08104）。该文章首先介绍了CNTs作为氧电催化剂的优点，然后简要讨论了CNTs作为无金属催化剂、催化剂载体和自支撑电极在氧电催化中的应用，最后讨论了CNT基氧电催化剂在面向燃料电池和金属空气电池应用的未来研究方向和挑战。

 
图1 碳纳米管用于氧电催化反应的优点。 
图2 碳纳米管用作无金属催化剂 
图3 碳纳米管用作金属催化剂载体 
图4 碳纳米管用作自支撑电极
为满足未来燃料电池和金属空气电池的需求，CNT基氧电催化剂今后的研究方向和面临的挑战如下：
（1）碳纳米管的可控功能化（2）提高催化剂ORR和OER双功能活性（3）提高催化剂稳定性（4）制备高性能碳纳米管组装体（5）借用原位手段监测碳纳米管在催化反应过程中的结构演变

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c08104

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