氧還原反應(yīng)是一類非常重要的半反應(yīng)，在燃料電池和金屬-空氣電池等先進(jìn)能源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)器件的中有重要應(yīng)用。

清華大學(xué)材料學(xué)院姚可夫、邵洋研究組在Nano Energy上發(fā)表了題為《高性能氧還原催化劑-多孔銀的原位合成、使用與再生》（In-situ synthesis, operation and regeneration of nanoporous silver with high performance toward oxygen reduction reaction）的研究論文。該論文提出并采用了氧還原催化劑的原位合成、使用和再生方法，獲得了高活性催化劑，并在保證催化劑高性能的前提下極大地延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。

圖1 多孔銀微觀結(jié)構(gòu)及原位合成、使用和再生示意圖

為獲得低成本、高性能、長(zhǎng)壽命的氧還原反應(yīng)催化劑，研究組通過(guò)在氧還原反應(yīng)電解液（0.1 M KOH）中對(duì)銀箔進(jìn)行陽(yáng)極氧化-電還原處理，獲得了具有擇優(yōu)取向的納米銀三維雙連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)（圖1）。

原位合成的多孔銀表現(xiàn)出了與商業(yè)Pt/C催化劑相當(dāng)?shù)母哐踹€原活性。理論計(jì)算結(jié)果表明，擇優(yōu)生成的Ag(110)面活性位點(diǎn)與氧還原反應(yīng)中間產(chǎn)物OOH之間存在較強(qiáng)的交互作用，降低了氧還原反應(yīng)首電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的激活能，提高了多孔銀的催化活性。

圖2 多孔銀穩(wěn)定性測(cè)試前后及原位再生后的性能比較

且得益于多孔銀的原位合成與原位使用，穩(wěn)定性測(cè)試之后的多孔銀經(jīng)歷再一次原位陽(yáng)極氧化-電還原處理之后，其催化性可以完全恢復(fù)（圖2）。

這種原位合成、使用與再生的方法為制備高性能、長(zhǎng)壽命功能材料提供了一條全新的思路。

材料學(xué)院姚可夫、邵洋研究組長(zhǎng)期從事非晶納米晶材料及其應(yīng)用研究。

邵洋副研究員為該論文通訊作者，清華大學(xué)材料學(xué)院2016級(jí)碩士研究生趙威為第一作者。

Zhao W, Huang K, Zhang Q, et al. In-situ synthesis, operation and regeneration of nanoporous silver with high performance toward oxygen reduction reaction[J]. Nano Energy, 2019, 58: 69-77.