非贵金属基/碳多级孔材料的制备及电化学性能研究
由于化石燃料的过度使用,人类即将面临煤、石油等不可再生资源消耗殆尽的危机,而且化石燃料燃烧所带来的酸雨和雾霾等环境问题已经严重影响人类健康,因此开发清洁、高效的新型能源迫在眉睫。燃料电池,例如直接甲醇燃料电池(DMFCs),具有高的能量密度、高效率和低污染等优点而得到广泛关注。
然而,DMFCs缓慢的阴极氧气还原反应(ORR)动力学严重影响了DMFCs的实际应用。目前具有优良的ORR催化性能的铂系催化剂面临着铂资源匮乏、价格昂贵和稳定性差等问题,这严重制约着DMFCs的大规模商业化。
因此开发低成本、高效率的催化剂来代替铂系催化剂具有重要意义。目前,杂原子掺杂的碳材料作为ORR催化剂已经展现了良好的应用前景。
本文采用铁和氮杂原子掺杂,共同功能化的方法来调节催化剂的组成,从而提高催化剂的氧还原性能。首先采用水热和高温热解的方法分别合成了两种铁、氮掺杂的非贵金属基/多级孔碳催化剂:第一,为了增加催化剂的比表面积和调控材料的孔结构,以纳米级二氧化硅为硬模板、聚2,6-二氨基吡啶(PDAP)为氮和碳源、六水合氯化铁为铁源,采用水热和热解反应方法 ...