二维（2D）材料由于具有电化学活性的表面积和较高的传质能力，在能量转换和储能领域得到了广泛的应用。特别是共轭金属多酞菁，这是一种平面金属大环网络，具有完全面内π离域，作为电化学催化剂引起了人们极大的关注。然而，类似于石墨的π-π堆积层结构限制了反应物的轴向电子转移和对活性中心的可及，导致其在应用于器件（金属-空气电池、燃料电池等）时作为氧还原反应电催化剂的活性相对较差。

近日，北京化工大学王峰教授，张正平副教授报道了用不同芳香族酸酐基团对钴多酞菁进行球磨，制备了一系列具有分散性的二维共轭芳香族网络的CAN-Pc(Co)-x。

文章要点

1）CoPPc-x的合成。在典型条件下，将1.00 g NH₄Cl、4.10 g尿素、0.025 g (NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O、1.20 g CoCl₂.6H₂O、1.74 g均苯四甲酸二酐和一定量的封边剂混合在250 mL的陶瓷坩埚中。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，在220 °C下加热3 h，升温速率为5 °C min^-1，然后用超纯水、乙醇、四氢呋喃多次提纯，在70 °C下烘干过夜。以邻苯二甲酸酐、2，3-萘酐、4-叔丁基邻苯二甲酸酐和四苯基邻苯二甲酸酐为封边剂时，所得样品分别命名为CoPPc-o、CoPPc-n、CoPPc-b和CoPPc-p。

2）CAN-Pc(Co)-x的合成。将0.2 g以上的得到的CoPPc-x分散在15 mL超纯水中，注入装有直径为0.5 mm的ZrO2球的研磨碗中。随后将研磨碗放入球磨机，并在1000 rpm下旋转1 h。将得到的CaN-Pc(Co)-x从ZrO₂球中分离出来后，通过透析将其重新分散在N₂饱和的乙醇中。

3）研究发现，球磨后，所得小片边缘处的层间距的扩展程度随边缘取代基(x)的性质而变化，并导致活性中心的分散程度可控。当以四苯基邻苯二甲酸酐为边缘取代基时，合成的CAN-Pc(Co)-p具有结构清晰、传质快、活性中心暴露密度高的特点。

4）结果显示，CAN-Pc(Co)-p在ORR电化学测试和一次锌空气电池器件中都具有优异的性能。考虑到质量比活性和电化学稳定性，CAN-Pc(Co)-p的性能明显优于基准的20%Pt/C催化剂。

研究表明，二维芳烃材料是一种有效的电催化剂，也为可控合成二维层状材料提供了一种可扩展、低成本的方法，可用于其他能量转换和储存领域。

Shaoxuan Yang, et al, Edge-Functionalized Polyphthalocyanine Networks with High Oxygen Reduction Reaction Activity, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c07249

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07249