近日，我校海洋纖維新材料研究院夏延致教授團隊、環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院楊東江教授團隊與澳大利亞格里菲斯大學(xué)姚向東教授合作，在利用海藻多糖合成非金屬酸性氧還原催化劑方面取得了重要進展。相關(guān)研究成果以“ADefect-DrivenMetal-freeElectrocatalystforOxygenReductioninAcidicElectrolyte”為題發(fā)表在化學(xué)頂級期刊Chem上(Cell的姊妹刊，sisterjournal)，影響因子14.1。青島大學(xué)為第一署名單位，博士研究生李道浩為第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目的資助。

對于高效、低環(huán)境污染的質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，酸性電解液下的氧還原反應(yīng)起著重要的作用。雜原子摻雜及具有缺陷結(jié)構(gòu)的碳基納米材料在對氧還原過程具有一定的催化活性，并且價格便宜、易于制備，有望取代昂貴的Pt/C催化劑。然而，目前報道的碳納米催化劑在酸性電解液下的催化性能相對于Pt/C還不理想。

該工作在夏延致教授和楊東江教授團隊前期利用海洋生物多糖制備高性能能量儲存與轉(zhuǎn)換材料的工作基礎(chǔ)上(Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,15925;Adv.Funct.Mater.,2016,26,8487;Adv.EnergyMater.,2016,6,1601549;ACSNano,2018,12,245;Adv.Sci.,2017,4,1600262;ACSNano2017,11,6186;ACSCent.Sci.,2015,1,261等)，以可再生的卡拉膠為原料，通過碳化和熱處理工藝，制備了具有缺陷結(jié)構(gòu)的S/N共摻雜的多級孔碳氣凝膠。該材料在酸性電解液下展現(xiàn)出接近于商業(yè)化Pt/C的氧還原催化活性，并且通過理論計算得知，其包含的S/N/缺陷結(jié)構(gòu)為高活性催化位點。本工作通過在雜原子摻雜的多級孔碳氣凝膠上制造缺陷結(jié)構(gòu)來提升其在酸性電解液下的氧還原活性，合成可以真正取代昂貴Pt的質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑。