on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">质子交换膜燃料电池(PEMFCs)和金属-空气电池作为环保、高效和可持续的电化学能源转换系统，有利于缓解快速增长的能源需求和环境问题。然而，阴极中氧还原反应(ORR)的动力学缓慢，以及贵金属铂催化剂的高成本和稀缺性，严重阻碍了这些可再生能源技术的大规模商业化。基于此，中科院上海硅酸盐研究所施剑林和崔香枝等提出了一种界面工程策略，通过醋酸辅助碳化法将二维石墨烯薄片涂在中空分层多孔碳上，形成紧密接触的非共价异质结构，成功构建了一种新型的N掺杂、中空分层多孔碳异质结构(n-HPCs)。
获得的N-HPCs异质结构催化剂包含少量的铁物种(0-0.08wt%)，在酸性和碱性介质其显示出优异的ORR催化活性和长期稳定性(这与铁位点无关)，性能甚至远高于商业Pt/C。此外，使用N-HPCs作为阴极的锌-空气电池的功率密度(158 mW cm-2)明显高于用Pt/C制备的电池(108 mW cm-2)；N-HPCs阴极对H2-O2燃料电池的最大功率密度达到486 mW cm-2，高于大多数传统金属-氮-碳催化剂。通过这种醋酸辅助碳化方法，可以有效地在热处理过程中防止金属有机框架的收缩，同时形成了中空的分层多孔结构，导致N-HPCs异质结构催化剂能够快速传递电子和离子和具有大量暴露的催化活性中心。更重要的是，这种N-HPCs异质结构有助于产生N掺杂石墨烯纳米片(N-GNSs)与空心和分层多孔碳(ZIF-8-Cs)分子间电荷转移，增加层间电荷密度和ΔG调控4e-ORR过程，从而导致优秀的ORR催化性能。N-doped Carbon Electrocatalyst: Marked ORR Activity in Acidic Media without the Contribution by Metal Sites? Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202116290
