基于聚合物电解质膜的燃料电池具有能量转换效率高、工作温度低及环境友好等优点,在分布式电站、电动车辆、移动通信、武器装备等涉及国民经济和国防建设的众多领域有广阔的应用前景.铂基催化剂存在着稳定性和抗毒性差,以及价格昂贵和资源有限等问题,严重阻碍了燃料电池的商业化进程.碳元素通过sp2杂化而形成的石墨结构的碳,其导带底和价带顶重合而形成了带隙为零的材料.碳材料的共轭π键有利于离域化自由电子的形成,从而赋予其良好的导电性,也为催化提供了可能.然而这些自由电子具有较高的化学惰性,而活化这些电子有可能改善碳材料的催化性质.缺陷的引入(掺杂、空位和晶界等)可以破坏碳材料的电子结构,产生新的电子态,从而赋予其类似于铂的催化性质.
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