在燃料电池的操作中，一个关键的步骤是氧化还原反应，但是这个反应依靠着昂贵的金属催化剂。碳基础催化剂和氮添催化剂是潜在的替代者，并且可以让燃料电池科技有着更广阔的应用。直到最近，安排的碳和氮催化效应仍然是一个谜,这一直阻碍更有效材料的发展。
在最近发表的文章当中，来自筑波大学的研究组确认了催化剂的结构，并且提出了一个机理来解释催化剂是如何工作的。
“我们清楚氮掺杂碳是一种很好的氧化还原催化剂，但是没有人能确定氮的来源是吡啶型还是石墨型。”文章的通讯作者Junji Nakamura教授说到。
为了揭开这个谜底，这个研究组构建了四种催化物质的模型。这些模型依据催化剂潜在的样式进行构建。随后，这个组检验了它们在反应中的表现。吡啶型氮，或者称之为连接在两个碳原子上的氮，主要存在于材料边缘。通过构建能改变边缘数量的基底，这个研究组能控制吡啶型氮的存在，并且能够测量受此影响的催化剂在反应中的表现。这些结果显示吡啶型氮与活性催化位置有关。
这个组提出催化机理的不同步骤，在确认连接在氮两端的碳是反应中心，而不是氮原子本身之后。
“确认反应中心和机理是一个重要的进步，这也会优化我们的研究，进而关注于增强催化剂的表现。”Junji Nakamura教授说到。
绘制氮掺杂的石墨去制造更多边缘能增加吡啶型氮的存在。连接在氮原子旁边的碳原子作为氧化还原的反应中心，这是燃料电池科技的关键过程。
来源：新材料在线
