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燃料电池的电极反应特别是阴极的氧分子还原反应（ORR）是影响燃料电池的能量转换效率高低的关键性反应。由于贵金属Pt催化剂存在资源短缺及高成本问题，作为将来贵金属Pt催化剂替代品的贱金属催化剂的研究近年来获得了快速发展。
受自然界生物体系中金属蛋白酶对氧分子高选择性的四电子还原过程及高的能量转换效率的启发，华东理工大学刘劲刚教授课题组通过共价修饰于多壁碳纳米管表面的咪唑与铁卟啉轴向配位形成碳纳米管共价负载的模拟含血红素酶的仿生催化剂（图1）。该仿生催化剂对氧分子还原极化电流的半波电位高于铂碳（Pt/C）催化剂，不管在酸性还是碱性环境中该仿生催化剂的ORR催化活性与稳定性均高于现在商用的Pt/C催化剂。这一研究成果发表于《Angew.Chem.Int.Ed.》(,53,)上。
图1碳纳米管共价负载含血红素酶的仿生催化剂示意图
最近，该课题组将三唑-双吡啶铜双核配合物共价负载于高比表面积和良好导电性能的石墨烯表面形成多核铜仿生催化剂，从而模拟漆酶的多核铜催化活性中心（图2）。该多铜核仿生催化剂在碱性环境中表现出非常高的ORR催化活性及稳定性，其ORR催化性能优于目前报道的所有铜配合物催化剂。这一研究成果发表于《Chem.Commun.》(,51,.)上。
图2石墨烯共价负载仿生多铜核催化剂示意图
该类仿生催化剂的合成避免了传统ORR电催化剂采用高温煅烧反复试错的方式，实现了以结构-功能可控方式来优化催化剂的催化性能。为寻找可以用于燃料电池中能量转换效率高且稳定性好的贱金属ORR电催化剂提供了新的思路。
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