三掺杂碳纳米笼复合电催化剂

双功能高效全解水

珠串状结构克服传统M-N-C材料导电性差和易聚集的问题，实现OER/HER双功能催化。

Yibo, Wang · Jing, Li · Wanxing, Gu · Qing, Wang · Xiang, Li · 邵国胜 · 张鹏 · 赵艺阁

International Journal of Hydrogen Energy 2026

技术优势

导电性大幅提升

碳纳米笼与碳纳米纤维的无缝连接构建了连续的导电网络，降低了电荷转移电阻，加速了电子传输。

彻底防止活性颗粒团聚

碳纳米笼被碳纳米纤维逐个隔开并固定，避免了传统M-N-C材料高温碳化时的烧结和堆叠，最大程度暴露活性位点。

OER和HER双功能活性兼备

Fe和Ni的协同作用及三重掺杂优化了中间体吸附能，使得单一催化剂即可高效驱动析氧和析氢两个半反应。

应用场景

• 电解水制氢：直接用作碱性电解槽的双功能催化剂，单种材料取代贵金属IrO₂和Pt/C组合，简化膜电极结构。
• 电催化剂：作为非贵金属电催化剂粉体，可配制电极浆料涂覆于集流体，用于多种电化学能量转换装置。
• 双功能催化剂：单一材料催化OER和HER，避免使用两种不同催化剂时可能出现的相容性及制备工艺复杂问题。
• 碳基催化材料：利用碳纳米纤维和碳纳米笼的高导电性、高比表面及耐腐蚀特性，在电解水氧化还原环境中保持结构稳定。