低成本设计用于氧还原和析氧反应（ORR/OER）的稳定高效的电催化剂具有挑战性。

有鉴于此，东华大学丁彬教授和闫建华研究员等人，报道了一种碳基磁性催化纳米笼双功能催化剂，该催化剂可通过简单地施加适度（350 mT）磁场来直接增强氧催化活性。

本文要点

1）提出了一种直接的磁性增强策略，设计了一种新型的磁性催化纳米笼(MCN) 双功能催化剂。MCN是通过在水中电纺聚乙烯醇(PVA)、醋酸钴(II)、聚四氟乙烯(PTFE)和硼酸(BA)的混合物溶胶而形成的。经过高温热解，纺丝纤维被转化为氮(N)、氟(F)、硼(B)掺杂的多孔碳纳米纤维(PCNFs)，纤维中具有有序的大孔(>60 nm)、介孔(中心在37.1 nm)和微孔(中心在0.7 nm和1.2 nm)。同时，乙酸钴直接被还原成平均尺寸为10 nm的钴纳米点。这些纳米点大多为金属钴，并且其中的一部分可能会在空气中逐渐被氧化，我们称这些钴为钴纳米点。

2）采用静电纺丝法将金属钴纳米点(≈10 nm)原位掺杂到大孔碳纳米纤维中，制备出具有90％的高孔隙率和905 S m^-1的电导率催化剂。

3）外加磁场使钴磁化成具有高自旋极化的纳米磁体，从而促进了氧中间产物的吸附和电子转移，显著提高了催化效率。令人印象深刻的是，对于ORR，半波电势增加了20 mV，而对于OER，10 mA cm⁻²处的过电势减少了15 mV。与商业化的Pt/C+IrO₂催化剂相比，磁性催化的锌-空气电池的容量是普通电池的2.5倍，并在155小时内具有更长的耐久性。

总之，该工作证明了利用电磁感应提高氧催化活性是一种非常有前途的策略。

参考文献：

Jianhua Yan et al. Direct Magnetic Reinforcement of Electrocatalytic ORR/OER with Electromagnetic Induction of Magnetic Catalysts. Advanced Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adma.202007525

https://doi.org/10.1002/adma.202007525