近日，南京航空航天大学材料科学与技术学院何建平教授课题组，联合日本国立物质材料研究机构Yusuke Yamauchi教授、华东师范大学汤静研究员在“无金属碳基材料电催化氧还原”领域取得重要研究进展。相关成果以我校为第一单位发表在Nature index期刊《Angewandte Chemie International Edition, IF=12.25》上，并被该杂志选为热点论文。《Angewandte Chemie International Edition》中文名德国应用化学，为化学方向老牌着名期刊。第一作者是我校材料科学与技术学院的博士研究生夏伟。具体研究成果参见“Defect Rich Graphene Nanomesh Produced by Thermal Exfoliation of Metal Organic Frameworks for the Oxygen Reduction Reaction”。
电化学氧还原反应在燃料电池和金属-空气电池等再生能源储存和转换系统中扮演着非常重要的作用，但是需要优良的电催化剂解决缓慢的氧还原反应动力学问题。以金属有机框架（MOFs）为前驱体制备的碳基材料具有比表面积大、活性位点丰富等优点，是目前电催化领域最热门的材料之一；然而大部分MOFs衍生制备的碳基催化剂为3D块状结构，内部活性位点难以参与催化反应，因此无法满足快速传质、高效催化和长久稳定的应用要求。
结合该课题组之前报到的二维MOF制备及应用(Chemical Communications, , 54, 1623; Nanoscale Horiz., 4, 1006)，该研究首次提出“两步降维法”，首先将传统三维MOF转变成二维MOF，再通过K+/Li+嵌入蚀刻的方法将二维MOF热解剥离成超薄二维石墨烯纳米筛状结构。多孔筛状结构解决了二维石墨烯类材料易团聚问题，同时增加材料缺陷活性位点，使该电催化材料在碱性环境中的氧还原半波电位高达0.886 V，酸性环境中氧还原半波电位达到0.72 V，成为目前在酸性条件中催化氧还原性能最佳的无金属碳基电催化剂。
综上所述，这一研究不仅打破了金属有机框架衍生材料的维度限制，开创了制备石墨烯筛的新方法，并在“无金属碳基材料电催化氧还原”效率上取得了突破性进展。
来源 南京航空航天大学材料科学与技术学院论文链接/doi/abs/10.1002/ange.06870
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