负载酞菁铁的氮掺杂中空碳球的电催化氧还原性能

作     者：李姿若 张红娟 朱国勋 夏伟 汤静 LI Ziruo;ZHANG Hongjuan;ZHU Guoxun;XIA Wei;TANG Jing

作者机构：华东师范大学化学与分子工程学院上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室上海200062 崇明生态研究院上海202162 

出 版 物：《高等学校化学学报》 (Chemical Journal of Chinese Universities)

年 卷 期：2023年第44卷第1期

页      面：260-271页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:22005099)资助. 

主　　题：硬模板法 非贵金属催化剂 中空碳球 氧还原反应 

摘      要：开发低成本、高性能的氧还原反应(ORR)催化剂是当前的研究热点.虽然酞菁铁(FePc)在几十年前就被证明能高效地电催化氧还原反应,但由于其电子传导性和稳定性较差,无法取代商用的Pt/C催化剂.氮掺杂碳材料不仅化学性质稳定、电子传导性好,还有一定的氧还原催化活性.本文首先制备了聚苯乙烯@聚多巴胺球前驱体,经过高温碳化后制得了氮掺杂中空碳球,进而负载酞菁铁后制备了负载酞菁铁的氮掺杂中空碳球复合材料(FePc-NHCS).通过调整煅烧温度和酞菁铁的负载量,可进一步调控FePc-NHCS的多孔结构、石墨化程度、氮掺杂的种类与含量及酞菁铁的负载状态.优化后的FePc-NHCS在碱性电解质中显示出优异的ORR催化活性,其半波电位和稳定性均高于商用Pt/C催化剂.研究结果表明,掺杂与复合是增强单项催化组分活性的有效途径.此外,通过调控催化剂的结构和组分也能有效地优化催化剂的氧化还原性能.