华中科技大学杨海平课题组：金属有机框架介导组装定向调控生物质基衍生碳层级结构以增强其ORR和CO\u2082RR反应

背景：传统化石燃料的环境问题促使人们寻求可再生能源转换与存储技术，如质子交换膜燃料电池和电催化二氧化碳还原技术，以实现碳中和。生物质衍生碳材料因其成本低、可持续性好而成为替代贵金属催化剂的潜在选择，但调控其层级结构以优化性能仍具挑战。研究目的：华中科技大学杨海平课题组旨在通过金属有机框架介导的组装方法，定向调控生物质基衍生碳的层级结构，以增强其在氧还原反应和二氧化碳还原反应中的催化性能。结论：研究成功合成了一种具有高表面积和氮掺杂的三维分级花状碳，该材料在氧还原反应中活性与商业Pt/C催化剂相当，理论计算表明有序氮掺杂降低了反应自由能；同时，作为镍掺杂基底用于二氧化碳还原时，表现出高法拉第效率和长期稳定性，为生物质衍生碳在能源应用中的结构设计提供了新思路。