钙钛矿/碳复合物应用于碱性溶液氧催化领域的最新综述

随着工业的大力发展和人们生活的不断提高，人类对能源的需求日益增加。然而在当今世界，过度地开发和使用化石能源造成了能源枯竭，并且造成了严重的环境污染。为了实现人类的可持续发展，寻求并开发绿色环保的能源系统（如燃料电池、金属-空气电池和电解水）是21世纪世界能源科技的主题。氧催化反应，即氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER），是燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源转换与存储技术的核心部分，也是制约这些新型能源技术商业化的主要瓶颈之一。因此，高性能氧催化电极材料的研制是当前这些技术发展的关键。迄今为止，贵金属Pt (及其合金)和贵金属氧化物RuO₂/IrO₂被公认为是活性最好的ORR和OER催化剂，但是这些贵金属催化剂由于存在资源短缺、价格昂贵、稳定性差的特点，阻碍了它们的大规模应用。钙钛矿氧化物由于成本低、资源丰富、种类多、环境友好等优点有望成为贵金属催化剂的可替代品之一。然而，大部分钙钛矿氧化物的室温导电性不高，一定程度上限制了它们的氧催化活性。鉴于此，很多研究者在钙钛矿氧化物电极中加入导电碳材料，形成钙钛矿/碳复合物来提高钙钛矿的氧催化活性。

通过对近几年相关文献进行案例分析，南京工业大学邵宗平（点击查看介绍）和周嵬（点击查看介绍）教授课题组总结了钙钛矿氧化物/碳复合物在碱性溶液中氧催化领域的最新研究进展，发表了Perovskite/Carbon Composites: Applications in Oxygen Electrocatalysis 的综述文章。文章首先介绍了影响钙钛矿氧化物氧催化活性的一些关键参数（如电子结构、氧空穴、晶体结构、电导率和形貌等），然后总结了碳材料在钙钛矿/碳复合物中可能存在的多种作用以及钙钛矿/碳复合物的各种物理和化学合成方法，最后对钙钛矿/碳复合物在氧催化过程中的协同效应进行了重点分析，提出配体效应、溢出效应和形成的界面结构可能是协同效应的三种起因。文章也讨论了钙钛矿/碳复合物在碱性溶液中氧催化领域的挑战与机遇，在更合理评估钙钛矿活性方法、先进合成、表征手段、稳定性问题和拓展新应用等方面提出了见解与相对应的解决方案，希望在清洁能源系统中取得更多的突破。该综述近期发表在Small 上，本文的第一作者是南京工业大学化工学院的博士研究生朱印龙。

该论文作者为：Yinlong Zhu, Wei Zhou, Zongping Shao

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Perovskite/Carbon Composites: Applications in Oxygen Electrocatalysis

Small, 2017, 13, 1603793, DOI: 10.1002/smll.201603793

导师介绍

邵宗平

http://www.x-mol.com/university/faculty/11637

周嵬

http://www.x-mol.com/university/faculty/27625

X-MOL催化领域学术讨论QQ群（210645329）