Über die Rolle von Metallen in Elektrokatalysatoren auf Basis von stickstoffdotiertem Kohlenstoff für die Sauerstoffreduktion

Der Begriff des metallfreien Katalysators bezeichnet Kohlenstoffmaterialien, die mit nichtmetallischen Elementen modifiziert sind. Manche Katalysatoren, die als metallfrei gelten, werden jedoch unter Verwendung von metallhaltigen Vorstufen hergestellt. Spuren von Metallen in stickstoffdotiertem Kohlenstoff (“nitrogen‐doped carbon”, NC) spielen eine umstrittene Rolle bei der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR). Es wird eine Definition für tatsächlich metallfreie Katalysatoren vorgeschlagen, und der Unterschied zwischen stickstoffdotiertem Kohlenstoff und M‐N x /C wird herausgearbeitet. Metallverunreinigungen, die typischerweise unterhalb der Nachweisgrenze von XPS, XRD und EDX liegen, beschleunigen deutlich die ORR. Durch Vergiftungstests, bei denen die Metallionen maskiert werden, wird deutlich, dass Metallreste die elektronische Struktur des NC verändern können oder selbst als aktive Zentren agieren. Die Vorzüge von sowohl M‐N x /C‐ als auch NC‐Systemen werden diskutiert, um die Weiterentwicklung von Nicht‐Edelmetall‐Katalysatoren für die ORR voranzutreiben.