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　　針對(duì)以上問(wèn)題，在李玉良院士的指導(dǎo)下，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所黃長(zhǎng)水研究員帶領(lǐng)碳基材料與能源應(yīng)用研究組設(shè)計(jì)了一種苯環(huán)中部分碳原子與氫相連的新型石墨炔基碳材料（HsGDY）催化劑。該材料的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是在研究組前期成功合成與應(yīng)用大量石墨炔基材料的基礎(chǔ)上完成的。相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際著名期刊Nature Communications (Nat. Commun. 2018, 9, 3376)上，并被選為Highlight工作。

　　得益于HsGDY的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，在對(duì)其進(jìn)行后處理過(guò)程中，碳基材料與能源應(yīng)用研究組準(zhǔn)確控制了氮的摻入類型，選擇性摻入對(duì)燃料電池陰極電催化最有效的吡啶氮原子，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的催化性能。同時(shí)，HsGDY具有六邊形的大孔，其分子孔徑達(dá)1.63 nm，有利于催化反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳質(zhì)。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，吡啶氮摻雜的HsGDY在堿性條件下表現(xiàn)出了優(yōu)于商業(yè)碳載鉑催化劑的超高活性。其在0.85 V電位下的電流密度為商業(yè)碳載鉑催化劑的1.6倍，同時(shí)具有比碳載鉑更好的穩(wěn)定性和抗甲醇中毒能力。吡啶氮摻雜的HsGDY作為新型燃料電池陰極催化劑替代傳統(tǒng)鉑基催化劑，展現(xiàn)了巨大的潛力。這種通過(guò)碳材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)異原子的準(zhǔn)確摻雜的方法，也為制備其他摻雜型納米材料提供了新的思路。

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，中科院前沿重點(diǎn)項(xiàng)目，山東省自然科學(xué)基金的支持。