N,P‐Codopierte Kohlenstoffnetzwerke als effiziente metallfreie bifunktionale Katalysatoren für die Sauerstoffreduktion und Wasserstoffentwicklung

Zusammenfassung Die hohen Kosten und die Knappheit von Edelmetallkatalysatoren, wie Pt, haben die Wasserstoffproduktion aus elektrochemischer Wasserspaltung sowie die Sauerstoffreduktion in Brennstoffzellen und Batterien behindert. Hier entwickelten wir einen einfachen templatefreien Ansatz für dreidimensionale poröse Kohlenstoffnetzwerke, die mit Stickstoff und Phosphor codopiert sind, durch Pyrolyse eines supermolekularen Aggregats aus selbstassemblierter Melamin-, Phytinsäure und Graphenoxid (MPSA/GO). Das pyrolysierte MPSA/GO fungierte als der erste metallfreie bifunktionale Katalysator mit hoher Aktivität sowohl für die Sauerstoffreduktion als auch für die Wasserstoffentwicklung. Zn–Luft-Batterien mit der pyrolysierten MPSA/GO-Luft-Elektrode zeigen eine hohe Spitzenleistungsdichte (310 W g −1 ) und eine ausgezeichnete Haltbarkeit. Daher ist das pyrolysierte MPSA/GO ein vielversprechender bifunktionaler Katalysator für Technologien der erneuerbaren Energien, insbesondere regenerative Brennstoffzellen.