标题（中文）：自下而上法合成MOF衍生的中空N掺杂碳材料用于高效氧还原反应

标题（英文）：Bottom-up synthesis of MOF-derived hollow N-doped carbon materials for enhanced ORR performance

刊物名称及期号、页码：Carbon, 2019, 146, 248-256.

作者姓名（中文）：柴路路，张林杰，王贤，徐乐琼，韩承，黎挺挺，胡悦，钱金杰，黄少铭

作者姓名（英文）：Lulu Chai, Linjie Zhang, Xian Wang, Leqiong Xu, Cheng Han, Ting-Ting Li, Yue Hu, Jinjie Qian, Shaoming Huang

摘要（英文）：The search on low-cost, ultra-stable, and high-performance non-novel metal replacements to the Pt-based catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) is of great urgency. Herein, a bottom-up method has been proposed to synthesize unique hollow N-doped carbon spheres (HNCSs) from an initial amorphous coordination polymer (CP) template-assisted route for the first time. HNCSs exhibit competitively comparable high electrocatalytic ORR activity, excellent reaction selectivity, and stronger long-term stability and negligible methanol crossover effect compared to the commercial Pt/C under the alkaline medium. Together with the other two reported carbonaceous ORR catalysts, including SCSs and NGPCs, our HNCSs possess the lowest Tafel slope of 65.7 mV dec^-1 which is close to Pt/C (62.6 mV dec^-1), and show much enhanced ORR activity (J_L = 5.34 mA cm^-2) and stability (Retention = 96.5%, Time = 10 h). This CP-templated route for hollow carbon materials will shed light on a new synthetic strategy to prepare high-performance carbon-based and/or metal-free ORR catalysts.

研究现状（中文）：金属有机骨架（MOFs）和配位聚合物（CPs）被认为是生产具有不同结构和组成的高活性碳基电催化剂的有前景的模板。近年来，由于MOFs中的金属元素和有机化合物可以通过热解转化为金属/金属氧化物/金属碳化物负载的多孔碳，甚至是不含金属的氮掺杂多孔碳，它也被选为用于制备纳米多孔碳的自牺牲前体/模板。近日，我们利用无定型的Zn-BTC微球（1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）配体与硝酸锌（Zn(NO₃)₂）金属盐结合形成）用作前驱体和自模板，在空气中煅烧得到ZnO微球，通过在所获得的ZnO微球上生长薄的纳米尺寸ZIF-8壳，成功地获得核-壳ZnO@ZIF-8复合物，其中原位释放的Zn (II)阳离子与2-甲基咪唑配位（HMeIM）配体在溶剂热条件下自组装成三维（3D）MOF网络。该核-壳ZnO@ZIF-8复合物在高温煅烧的情况下，得到中空氮掺杂的碳材料。我们可以观察HNCSs材料具有完整中空结构的碳质骨架。由于其独特的中空结构，大的总孔体积与和大部分的介孔/大孔，高石墨化程度和大量石墨/吡啶氮掺杂的比例之间的协同作用，该材料展现了优异的氧还原反应性能（J_L=5.34 mA cm^-2）和较低的塔菲尔斜率（65.7 mV dec^-1），与商业化20％Pt/C催化剂相近。目前的研究结果提供了一种从设计的基于MOF的核-壳复合材料到中空碳纳米结构合成作为ORR的高效电催化剂策略。

创新点（中文）：

1. 首次通过一类独特的无定形配位聚合物（CP）模板使用一种自下而上的方法来合成独特的中空N掺杂碳球（HNCSs）。

2. HNCSs具有高的ORR性能，其中主要归因于其独特的中空结构，大的总孔体积与大部分介孔/大孔，高石墨化程度和大量石墨/吡啶氮掺杂剂的比例之间的协同作用。

3. HNCSs对甲醇具有高稳定性和耐受性，两者都优于基准商业20％Pt/C催化剂。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.02.006