氣凝膠由于其高的表面積和孔隙率而為異質(zhì)電催化提供了一個(gè)絕佳的平臺(tái)。原子分散的過(guò)渡金屬離子可以超高位點(diǎn)密度嵌入這些平臺(tái)中，以使其對(duì)各種反應(yīng)具有催化活性。
最近，以色列巴伊蘭大學(xué)Adi Dahan和Lior Elbaz教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了新型的共軛微孔有機(jī)氣凝膠的合成，該共氣微孔有機(jī)氣凝膠用作共價(jià)3D骨架用于氧還原反應(yīng)（ORR）的電催化。用聯(lián)吡啶配體功能化的改性氣凝膠能夠在一步合成中實(shí)現(xiàn)銅離子絡(luò)合。氣凝膠的結(jié)構(gòu)使用多種光譜和微觀方法進(jìn)行了充分表征，并進(jìn)行了熱處理以使其具有導(dǎo)電性。經(jīng)過(guò)600°C的熱處理后，氣凝膠保持其宏觀結(jié)構(gòu)，并在堿性環(huán)境下成為活性的ORR催化劑，表現(xiàn)出高質(zhì)量活性和超高位密度。相關(guān)論文以題為Bipyridine Modified Conjugated Carbon Aerogels as a Platform for the Electrocatalysis of Oxygen Reduction Reaction發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1 氣凝膠合成A）示意圖和B）通過(guò)Glaser偶聯(lián)進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成聚三乙炔基苯（PTEB）（左）和Cu-聚三乙炔基苯聯(lián)吡啶（PTEBbpyCu）（右）。
圖2 TEB，PTEB氣凝膠，DEbpy和PTEBbpyCu氣凝膠的FTIR-ATR光譜。
圖3 A）PTEB和PTEBbpyCu氣凝膠的TGA曲線。插圖：在氬氣下于600°C下HT之前（左）和之后（右）的PTEBbpyCu氣凝膠。B）HT在600°C之前和之后的氣凝膠拉曼光譜。
圖4 HR-SEM圖像顯示了氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，A）PTEBbpyCu，B）PTEBbpyCu-HT，C）PTEB，D）PTEB-HT，并且在更高的放大倍數(shù)下（分別為E–H）。
圖5 A）氮吸附（實(shí)線）-解吸（虛線）等溫線，B）PTEB，PTEBbpyCu，PTEB-HT，PTEBbpyCu-HT氣凝膠的孔徑分布（dV（r））。
圖6 A）PTEB和PTEBbpyCu4.5的Cu 2p的XPS光譜，HT之前和之后的C），以及D）DEbpy前體和HTEB之前和F）的PTEBbpyCu4.5氣凝膠E）的N 1s的XPS光譜。
圖7 在HT中以900 rpm在O2飽和的0.1 M KOH中進(jìn)行HT后的PTEB和PTEBbpyCu氣凝膠的RRDE測(cè)量。
圖8 HT前后，Cu含量不同的PTEBbpyCu的TOF。
