本文转自搜狐号，作者为二维加，原文链接地址   2019-02-22 08:00

拓扑缺陷给碳材料带来催化新高度

近年来，碳材料被认为是最有潜力的铂催化剂替代者，但是本征碳材料的电化学活性非常差。为了改善其性能，科学家们通常采用缺陷调控的策略。其中，拓扑缺陷已被揭示能有效改善碳材料表面的化学态。但是，五元环拓扑缺陷（C5）能否提升碳材料的电化学活性仍然未知。

武汉理工大学的木士春课题组把理论计算和实验验证相结合，证明C5拓扑缺陷可以使得碳材料电化学活性显著提升。密度泛函理论（DFT）计算表明C5拓扑缺陷呈现出更大的给电子潜能、更窄的带隙、更高的电荷密度分布以及更强的氧吸附能力，因此是理想的氧还原（ORR）催化活性中心。实验中，他们选择具有本征C5结构的富勒烯为原料，通过原位刻蚀及高温热处理制备出了富含C5拓扑缺陷的碳材料。电化学测试表明这种材料具有比普通六边形碳材料更高的ORR催化活性，其催化机制接近四电子ORR过程，并且具有较高的催化稳定性。

推敲打磨出真知

近年来，通过缺陷调控来提升碳材料的方法层出不穷，然而多是性能不佳且机理不明。本文结合计算和实验，证明五元环拓扑缺陷可以显著改善碳材料的电催化活性和电容性能，并揭示了碳材料催化剂的活性中心。新颖的制备方法也为获取高性能的ORR碳材料催化剂提供了新思路。该工作发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

DOI: 10.1002/anie.201813805