非贵金属/氮共掺杂碳催化剂的制备及其电催化氧还原性能与机理研究
燃料电池由于高效环保而受到人们越来越多的关注。阳极上的氢气氧化反应(HOR)和阴极上的氧气还原反应(ORR)分别是在燃料电池两个电极上发生的反应。
由于ORR比HOR的速率慢很多,导致即使在阴极使用铂基催化剂,ORR仍然是燃料电池总体性能的限制因素。目前所有的非贵金属催化剂相对于铂基催化剂来说催化活性和稳定性都较差,而过渡金属。
氮催化剂(简称为TM-N/C)和氮掺杂碳催化剂因为对于ORR具有突出的活性和稳定性而吸引了大量的关注。本文是采用尿素、二氰二胺、三聚氰胺作为氮源,Co(OAc)2·4H2O和FeCl3·6H2O作为金属源,BP2000作为碳载体,然后在600、700、800、900和1000-C下热处理获得具有较好活性的电催化氧气还原反应(ORR)的催化剂。
分别探讨了氮源和金属源的用量、不同的热处理温度及将催化剂进行酸处理对其电催化ORR活性的影响,并和目前商用的20%Pt/C电催化ORR性能进行比较。用X射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、X射线光电子能谱法(XPS)等手段对催化剂的组成 ...