DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00242

开发低成本、高效、稳定的氧还原反应（ORR）催化剂对于实现金属-空气电池的大规模应用至关重要。在此，研究者报告了一种高效的双金属铜和氟化钴异质结ORR催化剂，它们均匀分散在氮-氟-氧三重掺杂的分层大-中-微孔碳纳米纤维（PCNFs）中。以水为溶剂，采用简便且绿色的静电纺丝法制备了该复合催化剂材料。使用聚四氟乙烯作为致孔剂，以在电纺杂化纳米纤维中锚定正电荷铜和钴盐，煅烧后直接在PCNFs中形成双金属氟化物异质结。分层多孔结构提供了一种有效的物质传输途径，而双金属氟化物则暴露出丰富的电活性位点，这两者都能产生稳定的ORR活性，半波电位高达0.84V。本研究为非贵金属催化剂的制备提供了一种可行的策略。

图1.材料合成和结构调节机制。（a）使用简便的静电纺丝法和随后的煅烧处理制备柔性CuCoF2@PCNF薄膜的过程。（b）PVP基静电纺丝溶胶中PTFE与金属盐之间的相互作用。（c）稳定溶胶系统中的胶体颗粒。

图2.材料表征。（a）初纺和（b）最终CuCoF2@PCNFs的SEM形态（插图为柔性薄膜）。（c）单根CuCoF2@PCNFs的TEM图像。经高分辨率TEM图像确认（d）NPs中含异金属元素，且（e）NPs中包含CuF2、CoF2和CuCoOx组分。（f）单根CuCoF2@PCNFs的EDS映射，其中Co、Cu和F吻合良好。

图3.材料表征。（a）不同材料的N2吸附-解吸等温线。（b）CuCoF2@PCNFs的孔结构和（c）TG分析。（d）三种不同材料的XRD图谱和（e）拉曼光谱。（f）CuCoF2@PCNFs的XPS光谱以及（g）N1s，（h）Co2p和（i）Cu2p的XPS光谱。

图4.电化学测试。（a）Pt/C、PCNFs和CuCoF2@PCNFs三个不同电极在O2饱和的0.1M KOH中的CV曲线，扫描速率为50mV/s。（b）这些电极的LSV曲线。（c）CuCoF2@PCNFs、Pt/C复合材料和PCNFs电极的Tafel图。（d）不同转速下CuCoF2@PCNFs的LSV曲线。插图是在不同电位下的K-L图。