近期，東華大學羅維教授團隊在Advanced Fiber Materials(《先進纖維材料》)上發表了題為“Optimizing Oxygen Reduction Reaction through Enhanced Mesoscopic Mass Transport in Ordered Mesoporous Carbon Nanofibers”的研究成果。該研究利用靜電紡絲技術，精確調控超分子膠束的定向拉伸和有序排布自組裝過程，成功制備了具有高反應擴散動力學特性的有序介孔納米碳纖維(NS-OMCNFs)。與傳統商業化鉑碳催化劑相比，NS-OMCNF的氫氧根離子(OH-)的擴散系數提升了200倍以上。在高載量條件下，傳統的無序孔道結構介孔納米纖維和商業化鉑碳催化劑的ORR性能常因傳質限制而降低。然而，NS-OMCNFs即便在高載量情況下，也能維持穩定且卓越的電催化性能。因此，無論是在液態還是固態電解質中，基于NS-OMCNFs的鋅空氣電池均展現出理想的功率密度和良好的充放電循環穩定性。
該研究提出的有序介孔碳納米纖維材料，通過提高介孔孔道結構的有序性，顯著增強了材料在介觀尺度的傳質特性，進而強化了ORR反應動力學過程。特別是在高負載條件下，NS-OMCNFs中的OH-擴散能力遠超傳統無序介孔纖維和商業鉑碳催化劑。基于NS-OMCNFs構建的液態和固態電解質鋅空氣電池不僅展現出高功率密度，而且具有出色的充放電循環穩定性。該有序介孔結構材料的設計與合成策略，為電化學能量存儲和轉換技術領域中的高性能電催化材料的開發提供了新思路。
東華大學碩士研究生趙楚怡為本文的第一作者，東華大學林超教授、羅維教授和上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院龍騰博士為本文的通訊作者。
