目前，碳纳米管作为氧还原电催化剂的主要瓶颈是：其合成步骤复杂繁琐且成本高昂、催化剂的催化活性及稳定性较差。氮掺杂碳量子点协同MOFs衍生碳纳米管氧还原电催化剂是解决上述问题的有效途径。近日，兰州理工大学省部共建国家重点实验室的牛文军副研究员与台湾新竹清华大学的阙郁伦教授合作在能源化学领域国际权威期刊Nano Energy上发表题为“Highly stable nitrogen-doped carbon nanotubes derived from carbon dots and metal-organic frameworks toward excellent efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction”的研究论文，牛文军副研究员为第一作者兼通讯作者，兰州理工大学署名为第一单位。

通过低温热解氮掺杂碳点(N-Cdots)和金属有机框架物(MOFs)，该文首次合成了具有较高氧还原电催化活性的氮掺杂碳纳米管微纳结构。研究发现，具有大量氨基和羟基的氮掺杂碳点可在较低的温度下催化裂解MOFs为氮掺杂碳纳米管微纳结构。另一方面，具有石墨化结构的氮掺杂碳点掺杂N-CNTs后可协同增效其氧还原电催化性能。实验结果表明，所制备的N-CNTs具有优异的ORR电催化性能，其起始电位约为0.8 V (vs. RHE)，在0.2 V时的极限电流密度高达5.58 mA cm^-2。同时，所制备N-CNTs的Tafel斜率为81 mV/dec，远低于Pt/C催化剂的132 mV/dec。这些优异的性能归因于碳纳米管微纳结构的石墨化缺陷及N-Cdots对N-CNTs氧还原电催化的协同增效机制。此外，与商业化Pt/C催化剂较差的稳定性(电流密度降低了近45%)相比，所制备的N-CNTs催化剂具有较高的电化学稳定性和较好甲醇耐受性。 

论文信息：

Wen-Jun Niu, Ya-Ping Wang, Jin-Zhong He, Wen-Wu Liu, Mao-Cheng Liu, Dan Shan, Ling Lee, Yu-Lun Chueh, Highly stable nitrogen-doped carbon nanotubes derived from carbon dots and metal-organic frameworks toward excellent efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction, Nano Energy, 2019, 63, 103788, DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.05.074

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551930480X