近日，张鸿郭教授团队在利用气蒸法制备阴极氧还原催化剂并将其应用于微生物燃料电池方面取得重要进展。相关结果以“Facile synthesis of hollow carbon spheres by gas-steamed bifunctional NH₄F for efficient cathodes in microbial fuel cells”为题发表于国际著名期刊Carbon (DOI: 10.1016/j.carbon.2023.02.062; IF=11.307)。该研究提供了一种安全、简便的制备高效催化剂的新方法。通过气蒸策略， NH₄F热解生成的NH₃和HF气体不仅可以实现N和F杂原子双掺杂，还可以刻蚀聚多巴胺碳球中的SiO₂形成空心腔结构。在N、F双掺杂及空腔结构的协同效应下，稳定且高效的催化剂具有更多暴露的活性位点，极大促进氧还原反应进程。此外，通过密度泛函理论计算N和F周围C的电子性质，进一步阐明FCS-900的催化机理。该研究为制备催化材料提供了一种绿色、简便的合成方法，可作为制备杂原子掺杂电催化剂的通用方法，用于规模化应用。

本研究工作得到了国家自然科学基金面上基金（51778156）和广东省自然科学基金（No.2022A1515010441，2021A1515011844）等项目支持。