氮掺杂碳原位锚定铜纳米颗粒用于高效氧还原反应催化剂

作     者：袁会芳 张越 翟兴吾 胡立兵 葛桂贤 王刚 于锋 代斌 Hui-Fang Yuan;Yue Zhang;Xing-Wu Zhai;Li-Bing Hu;Gui-Xian Ge;Gang Wang;Feng Yu;Bin Dai

作者机构：石河子大学化学化工学院新疆兵团绿色化工过程重点实验室新疆石河子832003 石河子大学理学院新疆石河子832003 石河子大学兵团工业技术研究院清洁能源转化与储存研究组新疆石河子832003 

出 版 物：《电化学》 (Journal of Electrochemistry)

年 卷 期：2021年第27卷第6期

页      面：671-680页

学科分类：0808[工学-电气工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.21865025 No.51962032)资助 

主　　题：Cu/N-C 壳聚糖 生物质资源 催化剂 氧还原反应 碳浴法 

摘      要：与贵金属铂基电化学氧还原反应(ORR)催化剂相比,廉价的非贵金属催化剂引起了广泛的关注。本文以壳聚糖作为一种富含氮和碳元素的生物质资源,利用碳浴法成功制备了氮掺杂碳原位负载铜纳米颗粒(Cu/N-C)催化剂。纯壳聚糖碳化得到的样品N-C的比表面积为67.5 m^(2)·g^(-1)、平均孔径0.14 nm、平均孔体积8.00 m^(2)·g^(-1),与之相比,Cu/N-C比表面积可达607.3 m^(2)·g^(-1)、平均孔径为2.5 nm、平均孔体积为0.40 cm^(3)·g^(-1)。通过密度泛函理论(DFT)进行计算表明,Cu(111)/N-C的自由能值低于N-C,更有利于氧还原催化进行。在0.1 mol·L^(-1) KOH的介质中,Cu/N-C不仅表现出优异的起始和半波电势(分别为0.96 V和0.84 V),而且还表现出了优异的抗甲醇性能和稳定性,并且Cu元素掺杂量达到1.67wt.%。