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    質子交換膜燃料電池（PEMFC）具有室溫下快速啟動、壽命長、比功率與比能量高、零排放等突出優點，是21世紀重要的清潔能源裝置，已成為當前國內外競相研究開發的關鍵技術之一。目前，PEMFC所面臨的主要問題是所使用的催化劑鉑（Pt）過于昂貴。因此，探索價格低廉、性能高效的非Pt催化劑是PEMFC能夠大規模商業化的關鍵問題。
    近日，我院青年教師陳鑫，應用第一性原理計算方法，研究了將石墨炔應用于PEMFC電催化劑的可能性。不同于石墨烯和碳納米管，石墨炔是第一個以 sp、sp2 和sp3 三種雜化態形成的一種單原子層結構的二維碳同素異形體，被譽為可能是人工合成的、非天然的碳同素異形體中最穩定的一種。陳鑫博士的研究結果表明，不同形態的石墨炔具有截然不同的催化活性。對于γ-石墨炔，經過簡單的硼或氮單摻雜即可獲得較高的催化氧還原反應活性；而對于α-石墨炔，上述途徑并不能改善催化活性，必須經過硼和氮以一定的比例共摻雜才能達到較高的活性。研究結果表明石墨炔的催化性能主要受它們的HOMO軌道能級、帶隙以及自旋密度分布等因素影響。
    以上研究結果發表在美國化學會（ACS）出版的物理化學權威期刊The Journal of Physical Chemistry C上（5年影響因子5.241，doi：10.1021/acs.jpcc.5b02505），我院為第一作者單位。該研究受到西南石油大學青年教師“過學術關”項目的資助。