Co/Zn-NCs氧还原催化剂的制备及其性能研究

作     者：陈世宏 任浩文 邱阳 罗春晖 赵强 闫康平 CHEN Shihong;REN Haowen;QIU Yang;LUO Chunhui;ZHAO Qiang;YAN Kangping

作者机构：四川大学化学工程学院四川成都610000 

出 版 物：《电子元件与材料》 (Electronic Components And Materials)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      面：646-652页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(22108185) 

主　　题：燃料电池 氧还原反应 催化剂 纳米片 

摘      要：燃料电池因能量转换率高、污染小等优点被认为是最有前景的能量转换装置之一。然而,燃料电池因阴极氧还原催化剂成本高、耐久性差等问题限制了其大规模工业化应用。为了降低成本以及提高催化剂耐久性,以叶酸(FA)为碳氮基底,以四水乙酸钴和二水乙酸锌分别为钴源和锌源,氯化钾(KCl)为模板采用熔盐模板辅助煅烧和化学刻蚀相结合的方法合成了钴锌共掺杂多孔碳氮纳米片氧还原催化剂(Co/Zn-NCs)。在0.1 mol/L的KOH溶液中,对催化剂材料进行了线性扫描伏安测试(LSV)、循环伏安测试(CV)、计时电流稳定性测试(i-t)等电化学测试,测试结果显示其起始电位(E_(onset))为0.92 V,半波电位(E_(1/2))为0.85 V,计算得到的氧还原平均转移电子数为4.1,是标准的四电子过程;在10 h的耐久测试后,其电流依然保持为初始电流的92.59%,甲醇毒化测试也显示出极高的甲醇耐受性。同时采用了X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)等手段分析催化剂的微观结构,揭示了催化剂具有优异氧还原催化活性的原因。