新型Fe-N/CNTs/rGO氧还原电催化剂的合成及其构效关系研究
选择并研制合适的阴极氧还原反应催化剂,是提高碱性燃料电池性能和促进燃料电池规模化使用的关键。Fe-N-C类催化剂因其在碱性条件下接近甚至优于Pt基催化剂的性能,被认为是最有潜力替代Pt的非贵金属催化剂。
但是目前常用的Fe-N-C类催化剂在应用时仍然存在诸如碳载体的导电性、导离子能力和抗腐蚀能力较差,有效缺陷位和负载位点有限,合成原料昂贵、条件苛刻,反应机理和活性位点研究尚不深入统一等,限制了其进一步的开发和应用。本文针对以上问题,通过冷冻干燥碳纳米管掺杂还原氧化石墨烯的复合碳载体,得到了一种大比表面积的新型三维载体,负载Fe-N,得到了一种优于铂的三维高性能氧还原催化剂Fe-Nx/CNTs/rGO。
通过比表面积分析,高分辨X射线光电子能谱、X射线吸收光谱和电化学分析技术联用,证明了掺杂碳纳米管的CNTs/rGO三维载体克服了石墨烯的部分团聚作用,暴露了更多的活性位点,且该Fe-Nx/CNTs/rGO催化剂半波电位为0.86V,优于Pt/C的0.85 V,通过直接4电子途径催化氧还原。为了进一步提高Fe-Nx/CNT ...