共有有機フレームワークを2D導電性ナノカーボンに転換するテンプレートの利用による酸素還元反応の触媒化

過去数十年にわたる多孔質材料の進展は、燃料電池における金属フリーの炭素電気化学触媒の設計に大きな影響を与えています。炭素材料は、電子輸送のための電気伝導性、イオン移動のための最適なポーラス構造、触媒作用のための豊富なヘテロ原子サイトという三つの機能を組み合わせなければなりません。ここでは、2D共有有機フレームワーク（COF）と分解をガイドする適切なテンプレートの開発の二つの戦略を組み合わせて、理想的な炭素触媒を実現します。COFは、高い導電性、階層的なポーラス構造、および豊富なヘテロ原子の触媒エッジを備えたナノサイズの炭素シートを生成します。これらの触媒は、優れた開始電位（0 V vs -0.03 V）、半波電位（-0.11 V vs -0.16 V）、高い制限電流密度（7.2 mA cm-2 vs 6.0 mA cm-2）、低いターフェルスロープ（110 mV decade-1 vs 121 mV decade-1）、長期安定性、およびメタノール耐性を持ち、実際のPt/Cを超える優れた性能を発揮します。これらの結果は、新しい2D炭素材料の設計のための2D COFに基づく新しい材料プラットフォームを明らかにします。