南理工 付永胜Small：通过梯度氮掺杂构建定向静电势差以实现高效的氧还原反应

南京理工大学付永胜课题组提出了一种通过梯度氮掺杂构建定向静电势差的方法，以实现高效的氧还原反应（ORR）。该研究针对ORR在燃料电池和金属-空气电池中的重要性，提出了一种新的策略，通过梯度氮掺杂优化碳包覆过渡金属催化剂（TM@C）的电子结构。研究结果表明，梯度氮掺杂能够有效调节材料的态密度和功函数，优化对含氧中间体的吸附，从而显著提高ORR的催化活性。实验证明，梯度氮掺杂的Co@CNTs@NG材料在ORR和锌-空气电池中表现出卓越的性能，其初始电位和半波电位均优于非梯度氮掺杂的催化剂，甚至与Pt/C相当。这一研究为高效电催化剂的设计提供了新思路，并深入揭示了电催化剂的构-效关系。