近期，赵勇课题组通过自组装技术，构筑了具有高浓度金属位点和催化活性的纳米线结构碳基电催化剂，相关成果以“Self-assembly Induced Metal Ionic-Polymer Derived Fe-N_x/C Nanowire as Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts”为题，在国际学术期刊Journal of Catalysis(影响因子=7.88)上发表。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951720303274

金属/氮共掺杂碳（M-N_x/C）材料在能量转换装置和有机物合成中的电化学/化学反应显示出良好的催化活性。然而，M-N_x/C材料的制备涉及高温热解步骤，在此过程不仅会产生M-N_x活性位点，还会产生较多非活性金属基团聚物。此外，具有特定纳米结构的M-N_x/C材料的合成受到前驱物原始纳米结构的限制，而难以实现控制合成。因此，如何制备具有高密度M-N_x位点和特定纳米结构的M-N_x/C材料仍然是催化领域的挑战。

自组装诱导金属离子聚合物制备M-Nx/C催化剂合成示意图

在该研究工作中，赵勇课题组报道了一种“自组装诱导金属离子聚合物”制备M-N_x/C催化材料的策略。该方法不仅可以通过抑制热解过程中金属聚集而优先生成M-N_x位点，而且还可以产生不同纳米结构M-N_x/C催化材料。以制备Fe-N_x/C为例，将[Fe(CN)₆]^4-•{[(C₆H₄-NH₃)₂]₂}⁴⁺化合物自组装得到的纳米片为前体材料，通过控制氧化聚合温度，实现了金属离子聚合物纳米线和纳米颗粒的精准合成。以其为前体，分别制备了具有高浓度单金属原子的Fe-N_x/C纳米线和纳米颗粒催化材料。研究表明，Fe-N_x/C纳米线在酸性和碱性介质中均具有出色的氧还原反应催化活性。该研究工作为制备具有特殊形貌和高活性的M-N_x/C催化剂提供了新的思路。

特种功能材料实验室博士生朱雪冰为论文第一作者，赵勇博士为论文通讯作者。本工作得到了中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。