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成果简介
本文，大连理工大学董星龙教授团队在《Chemistryselect》期刊发表名为“High-performance ORR Catalyst of N-doping Carbon-coated Cobalt Nanoparticles Synthesized by DC Arc Plasma”的论文，研究提出以甲烷（CH 4）气体为碳源，块状钴为原料，采用直流电弧等离子体技术成功合成了碳包覆钴纳米粒子（Co@C NPs） 。合成的Co@C(N) NPs表现出优异的ORR催化性能，与贵金属催化剂相比具有成本低、制备容易、产率高等明显优点。
结果表明，Co@C(N) 催化剂表现出更高的起始电位 (Eonset ) 为 0.99 V ( vs. RHE)，极限电流密度 (Jm ) 为 4.99 mA cm-2 ， 5000次循环后半波电位(E 1/2 )仅产生10mV的负位移，具有优异的耐久性。Co@C(N)纳米粒子的Co核与碳层中的活性含氮位点之间的协同作用是提高催化性能的原因，同时独特的核壳纳米结构也可以有效地保护催化剂在工作中不劣化。直流电弧等离子体技术合成N掺杂碳包覆Co@C(N)纳米粒子成为非贵金属电催化剂发展的新策略。
图文导读
图1、Co@C(N) NPs 催化剂的合成过程示意图。
图2、N掺杂Co@C(N)催化剂的TEM
图3、三种 N 掺杂的Co@C(N)-1 h、Co@C(N)-2 h 和 Co@C(N)-3 h 样品的 XPS 光谱。
图4、最佳Co@C(N)-2h样品的电催化性能
图5、(a,b) Co@C(N)-2 h催化剂的TEM照片；(c,d) Co@C(N)-2 h 催化剂在 5000 CV 循环后使用。
小结
作为一种典型的物理蒸汽冷凝技术，直流电弧等离子体在合成碳包覆过渡金属纳米粒子方面已显示出其优点。这种相当新颖的路线被认为为合成高性能ORR非贵金属催化剂铺平了道路，具有高效、低成本和大规模生产能力的优点。
文献：
https://doi.org/10.1002/slct.202201823
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