随着能源危机的到来及全球环境的逐渐恶化，发展清洁替代能源成为解决一系列能源环境问题的关键。质子交换膜燃料电池由于质轻、高效、环境友好等优良特性，成为非常有前途的替代能源。燃料电池正负极材料，尤其是负极氧还原催化剂，多采用Pt基催化剂，但由于其较大的过电势及贵金属Pt的储量稀少、价格高昂，严重阻碍了燃料电池的商业化进程。发展高活性、高稳定性的非金属负极氧还原催化剂成为大规模燃料电池商业化亟待解决的关键问题。

在国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划的支持下，澳门赌场过程工程研究所王丹研究员的研究团队与国家纳米科学中心唐智勇研究员的研究团队合作，从分子组装的角度出发，在石墨烯上，通过对金属离子及卟啉分子的多次吸附，制备了钴卟啉/石墨烯复合催化剂（如图）。并进一步通过对催化剂结构、厚度及性能的可控合成，实现了催化活性的最大化。同时，由于石墨烯的大比表面积、高导电性及稳定性，合成的催化剂稳定性及抗甲醇中毒性能均得到了很大的改善。该成果为高活性高稳定性复合非贵金属氧还原催化剂的设计与开发开辟了新的路径。

相关研究结果发表在《德国应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5585-5589.）。

该研究获得国家自然科学基金（21025310, 91027011, 21031005, 91122014）及国家重点基础研究发展计划（2009CB930401）资助。

 

　钴卟啉/石墨烯复合催化剂的设计合成图