吡咯/炭黑氧化物复合氧阴极材料的制备及催化性能

吡咯/炭黑氧化物复合氧阴极材料的制备及催化性能

论文摘要

氧还原反应(ORR)是碱性燃料电池和金属-空气电池的重要阴极反应.由于常见的铂基氧阴极材料存在价格昂贵、稳定性较低等问题,因此,开发低成本、高效率的非贵金属基氧阴极材料具有重要的研究意义和应用价值.氮掺杂碳材料是目前氧阴极材料研究的热点,炭黑中碳原子的排列方式类似于石墨,由于其价格低廉、来源广泛,在碳材料的研究中具有独特的优势.本文基于炭黑,采用化学法制备了氮掺杂炭黑氧阴极材料,研究了其氧还原反应催化活性,并进行了相关表征.结果显示炭黑-吡咯复合材料具有极好的氧还原反应活性,700℃热处理后性能最优,在1 mol·L-1KOH中其起峰电位约为0. 9 V,极限扩散电流密度为2. 6 m A·cm-2,转移电子数高于3. 5,这些特性使得这类材料具有广阔的应用前景.

论文目录

  • 1 实验部分
  •   1.1 仪器与试剂
  •   1.2 制备
  •     1.2.1 炭黑氧化物的制备
  •     1.2.2 不同含氮前驱体掺杂炭黑复合氧阴极的制备
  •     1.2.3 吡咯氮掺杂炭黑复合氧阴极的热处理
  •   1.3 修饰电极制备
  •   1.4 电化学实验
  •     1.4.1 循环伏安法测试
  •     1.4.2 旋转圆盘电极测试
  •     1.4.3 旋转圆盘圆环电极测试
  •   1.5 氧阴极材料表征
  •     1.5.1 扫描电镜 (SEM)
  •     1.5.2 透射电镜 (TEM)
  •     1.5.3 紫外-可见光光谱 (UV-VIS)
  •     1.5.4 X射线光电子能谱 (XPS)
  •     1.5.5 比表面积测试 (BET)
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 形貌及结构表征
  •     2.1.1 扫描电镜及透射电镜表征
  •     2.1.2 紫外-可见光光谱表征
  •     2.1.3 X射线光电子能谱表征
  •     2.1.4 比表面积测试表征
  •   2.2 电催化氧还原活性及动力学讨论
  •     2.2.1 不同含氮前驱体掺杂炭黑氧化物
  •     2.2.2 热处理对r CBO-Pyrrole的影响
  •     2.2.3 负载量的影响
  •     2.2.4 不同氧阴极材料旋转圆盘电极测试及动力学研究
  • 3 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 孙珊,刘桎东,刁鹏

    关键词: 氧还原反应,阴极材料,氮掺杂,碳材料

    来源: 工程科学学报 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 无机化工,材料科学,电力工业

    单位: 北京航空航天大学材料科学与工程学院

    分类号: TB332;TM911

    DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008

    页码: 216-223

    总页数: 8

    文件大小: 433K

    下载量: 115

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