近日，一项发表于《德国应用化学》，标题为"Pentagon-Rich Caged Carbon Catalyst for the Oxygen Reduction Reaction in Acidic Electrolytes"的研究。报道了一种富含五元环结构的笼状立方碳催化剂，为酸性电解质中氧还原反应（ORR）提供了一种高效、环保的解决方案。
一、研究背景
氧还原反应是燃料电池、金属空气电池等能源转换装置的关键过程。然而，传统的铂催化剂在酸性电解质中存在稳定性差、成本高等问题。因此，开发高效、稳定的非铂碳催化剂具有重要意义。
二、研究亮点
1. 成功合成富含五元环结构的笼状立方碳催化剂，采用C60和NaCl模板法制备。
2. 通过氮掺杂和退火处理，增加了五元环的数量，提高了电子自旋数量，从而提升了催化活性。
3. 该催化剂在酸性电解质中的氧还原反应表现出优异的活性。
4. 深入揭示了五元环结构、自旋电子数量与催化活性之间的关联。
5. 密度泛函理论（DFT）计算证实了自旋电子在提高催化活性中的作用。
通讯作者：
Junji Nakamura教授是日本筑波大学材料科学研究所的知名学者，专注于表面科学和催化研究。他在1988年获得北海道大学博士学位，并在多所国际知名大学进行研究工作。2006年成为筑波大学的教授，2022年退休后加入九州大学。
原文链接：
Guoping Chen, Miho Isegawa, Taro Koide, Yasuo Yoshida, Koji Harano, kenji Hayashida, Shusaku Fujita, Kotaro Takeyasu, Katsuhiko Ariga, Junji Nakamura, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202410747.https://doi.org/10.1002/anie.202410747
