在燃料电池或金属-空气电池中，无金属电催化剂已被广泛研究以用于氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER），进而取代贵金属基（Pt和RuO2）电催化剂。这些电催化剂通常沉积在3D导电载体上，例如，碳纸或碳布（CC），以促进质量和电子转移。在实际应用中，将电催化剂原位生长在碳纤维基底上可简化电极的制造过程。在这项研究中，我们首次采用氩气等离子体处理碳纤维表面，将其原位剥离以成功获得富边缘、氧功能化的石墨烯。相比于最初的CC，等离子体蚀刻的CC（P-CC）具有更高的比表面积，致使OER和ORR的活性位点数增加。P-CC也显示出良好的导电性和较好的质量传输。理论研究表明，相对于Pt-基催化剂，P-CC具有更低的过电位，这是由于缺陷和氧掺杂的存在。这项研究为构建高活性的原位生长在碳基底上的OER和ORR电催化剂提供了一种简单有效的方法。

Figure1.从碳纤维原位剥离的富边缘、氧功能化的石墨烯的示意图。

Figure2.（A,B）CC的SEM图；（C,D）P-CC的SEM图；（E）P-CC的TEM图；（F）P-CC的HT-TEM图。

Figure3.（A）CC, P-CC的XPS图谱；（B）CC, P-CC的O 1s XPS图谱；（C）CC的C 1s XPS图谱；（D）P-CC的C 1s XPS图谱。

Figure4. （A）CC和P-CC在1.0 M KOH电解液中的OER极化曲线；（B）CC和P-CC在0.1 M KOH电解液中（氧气或氮气饱和条件下）的CV曲线。

Figure5.（A）OER和（B）ORR反应自由能示意图；（C）ORR和（D）OER的火山图；（E）带有C-OOH官能团的、有缺陷的椅形石墨烯的电荷转移图；（F）带有C=O官能团的、无缺陷的石墨烯的电荷转移图。

该研究工作于2017年发表在Advanced Materials上。

原文: In Situ Exfoliated, Edge-Rich,Oxygen-Functionalized Graphene from Carbon Fibers for Oxygen Electrocatalysis