在燃料电池和金属空气电池中，阴极氧还原过程的迟缓限制了它们的发展。虽然贵金属铂具有很高的催化活性，但是铂的价格高昂、稳定性差，抗甲醇能力弱等特性，使得其难以进一步商业化应用。因此制备出低成本、高活性、高稳定性的氧还原催化剂仍然是研究的主要难点。最近，上海硅酸盐所王家成研究员领导的研究小组以廉价的面粉作为碳源和氮源、二氢胺为辅助氮源、氯化铁为铁源、氧化硅球为模板，制备出铁氮共掺的三维连通的介孔碳材料（FeNMCs）；其具有均匀的介孔（~12.9 nm）、高氮含量（8.0 at.%）以及高度分散Fe-N_x位点，优化的材料具有比商业的铂碳更优异的催化活性，具体表现在FeNMCs不仅半波电位比铂碳正27 mV，极限电流比铂碳大17%，而且还具有很好的稳定性与抗甲醇能力。通过一系列的对照试验，证明了该材料中均匀分布的Fe-N_x位点是提升催化活性的关键。相关成果发表在爱斯唯尔旗下的期刊Applied Materials Today上（2018, 13, 174-181； CiteScore：9.9）。上海硅酸盐所硕士研究生林高鑫为本论文的第一作者。本研究工作得到上海硅酸盐所刘茜研究员和宁波材料所杨明辉研究员的大力支持和帮助。 

　　图1、 氧还原性能测试。(a) FeNMC-2在不同转速下的LSV图；（b）不同材料在1600 rpm的LSV曲线；（c）氧还原性能对比；（d）Tafel曲线。 

　　图2、 活性位点探究试验。（a）KSCN毒化对比试验；（b）酸洗后XRD对照；（c）酸洗后XPS对照；（d）酸洗后催化活性对照。 

　　王家成研究员团队近期在非贵金属基高效氧还原电催化剂的制备及机理探究上已取得系列研究成果。包括氮掺杂的宏观体碳（J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 12836）、多孔石墨烯材料（Nanoscale, 2016, 8, 18134、Nano Res., 2016,9, 808）、铁氮共掺的碳（J. Mater. Chem. A,2017, 5, 12243、Energy Storage Mater., 2018, 13, 142）及过渡金属d带中心与氧还原活性的关系研究（Energy Storage Mater., 2018, 13, 189）。 

　　以上研究工作得到了国家自然科学基金、上海市科委等项目的资助。