东华大学罗维教授团队研制成功有序介孔纳米碳纤维

近期，东华大学罗维教授团队在Advanced Fiber Materials(《先进纤维材料》)上发表了题为“Optimizing Oxygen Reduction Reaction through Enhanced Mesoscopic Mass Transport in Ordered Mesoporous Carbon Nanofibers”的研究成果。该研究利用静电纺丝技术，精确调控超分子胶束的定向拉伸和有序排布自组装过程，成功制备了具有高反应扩散动力学特性的有序介孔纳米碳纤维(NS-OMCNFs)。与传统商业化铂碳催化剂相比，NS-OMCNF的氢氧根离子(OH-)的扩散系数提升了200倍以上。在高载量条件下，传统的无序孔道结构介孔纳米纤维和商业化铂碳催化剂的ORR性能常因传质限制而降低。然而，NS-OMCNFs即便在高载量情况下，也能维持稳定且卓越的电催化性能。因此，无论是在液态还是固态电解质中，基于NS-OMCNFs的锌空气电池均展现出理想的功率密度和良好的充放电循环稳定性。

该研究提出的有序介孔碳纳米纤维材料，通过提高介孔孔道结构的有序性，显著增强了材料在介观尺度的传质特性，进而强化了ORR反应动力学过程。特别是在高负载条件下，NS-OMCNFs中的OH-扩散能力远超传统无序介孔纤维和商业铂碳催化剂。基于NS-OMCNFs构建的液态和固态电解质锌空气电池不仅展现出高功率密度，而且具有出色的充放电循环稳定性。该有序介孔结构材料的设计与合成策略，为电化学能量存储和转换技术领域中的高性能电催化材料的开发提供了新思路。

东华大学硕士研究生赵楚怡为本文的第一作者，东华大学林超教授、罗维教授和上海交通大学医学院附属仁济医院龙腾博士为本文的通讯作者。