N、S共掺杂碳基高效氧还原催化剂的制备

作     者：丁晓波 覃远航 DING Xiaobo;QIN Yuanhang

作者机构：武汉工程大学化工与制药学院湖北武汉430205 

出 版 物：《武汉工程大学学报》 (Journal of Wuhan Institute of Technology)

年 卷 期：2021年第43卷第4期

页      面：362-366,390页

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(21306144) 

主　　题：氧还原反应 无金属催化剂 杂原子掺杂碳 石墨相氮化碳 

摘      要：杂原子掺杂碳基氧还原(ORR)催化剂具有代替Pt基催化剂的巨大潜力。以硫掺杂g-C3N4(S-doped g-C_(3)N_(4),S-g-C_(3)N_(4))作为硫源和氮源,以三嵌段共聚物P123作为碳源,通过简单的高温热解法成功制备了N、S共掺杂碳(N,S co-doped carbon,NSC)催化剂,并考察了热解温度对制备的NSC催化剂ORR性能的影响。材料表征结果显示:温度为1000℃时制备的催化剂NSC-1000具有较高的氮含量和硫含量及最大的比表面积;电化学测试结果显示:NSC-1000具有最佳的ORR性能,在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位(half-wave potential,E_(1/2))高达0.888 V,且经10000圈循环伏安扫描后E_(1/2)仅负移12 mV,表现出极佳的活性和稳定性。此外,旋转环盘电极测试结果显示:NSC-1000催化剂主要以四电子反应路径催化ORR的发生。本实验为制备N、S共掺杂碳基高效ORR催化剂提供了新的思路。