一個長期有關燃料動力鋰電池催化劑的爭論最近被筑波大學應用科學的研究人員解決了。

在燃料動力鋰電池的操作中，一個關鍵的步驟是氧化還原反應，但是這個反應依靠著昂貴的金屬催化劑。碳基礎催化劑和氮添催化劑是潛在的替代者，并且可以讓燃料動力鋰電池科技有著更廣闊的應用。直到最近，安排的碳和氮催化效應仍然是一個謎,這一直阻礙更加有效材料的發展。

在最近發表的文章當中，來自筑波大學的研究組確認了催化劑的結構，并且提出了一個機理來解釋催化劑是如何工作的。

“我們清楚氮摻雜碳是一種很好的氧化還原催化劑，但是沒有人能確定氮的來源是吡啶型還是石墨型。”文章的通訊作者JunjiNakamura教授說到。

為了揭開這個謎底，這個研究組構建了四種催化物質的模型。這些模型依據催化劑潛在的樣式進行構建。隨后，這個組檢驗了它們在反應中的表現。吡啶型氮，或者稱之為連接在兩個碳原子上的氮，重要存在于材料邊緣。通過構建能改變邊緣數量的基底，這個研究組能控制吡啶型氮的存在，并且能夠測量受此影響的催化劑在反應中的表現。這些結果顯示吡啶型氮與活性催化位置有關。

這個組提出催化機理的不同步驟，在確認連接在氮兩端的碳是反應中心，而不是氮原子本身之后。

“確認反應中心和機理是一個重要的進步，這也會優化我們的研究，進而關注于增強催化劑的表現。”JunjiNakamura教授說到。

繪制氮摻雜的石墨去制造更多邊緣能新增吡啶型氮的存在。連接在氮原子旁邊的碳原子作為氧化還原的反應中心，這是燃料動力鋰電池科技的關鍵過程。