用于氧还原反应（ORR），析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的稳健且有效的三官能催化剂的开发是可再生金属-空气电池和水分解的核心。在一个独立电极中实现三种功能的有效集成仍是一个巨大的挑战。中科大吴宇恩课题组报道了一种新颖且简便的策略来构建钴纳米粒子包裹的3D导电膜（Co/CNF），这是通过整块状的钴金属箔的原位固体热扩散诱导而成的。

制备过程：将三聚氰胺前体置于Co箔表面上，首先在较低的热解温度下，三聚氰胺在Co箔上转化为氮碳。随着温度升高，表面的Co原子被拖出Co箔，形成挥发性Co物种，被大量空位和氮掺杂碳层的不饱和位点捕获。同时，这些Co 气流进一步聚集在碳表面形成Co NP，其用作种子并催化以使氮掺杂的CNT生长，形成Co NP嵌入碳纳米管的3D结构化膜。

碳纤维可以很容易地从Co箔上剥离，显示出柔韧性和强度。Co/CNF的面积和形状由块状Co箔基板严格调控。该薄膜可以直接预成型为自支撑和无粘合剂的电极，同时促进ORR，OER和HER反应，并具有优异的活性和稳定性。这种“一体化”薄膜还表现出显著的锌空气电池性能和整体水分解，证明了其在实际应用中的可行性。

Zhengkun Yang, Changming Zhao, Yunteng Qu, Huang Zhou, Fangyao Zhou, Jing Wang, Yuen Wu, Yadong Li, Trifunctional Self‐Supporting Cobalt‐Embedded Carbon Nanotube Films for ORR, OER, and HER Triggered by Solid Diffusion from Bulk Metal. Advanced Materials. 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808043

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201808043