自掺杂污泥碳的制备及其电催化氧还原的性能

论文摘要

开发低成本、高性能的阴极催化剂是燃料电池商业化应用的关键.本文以剩余污泥为前驱体,在碳化前通过连续添加苯酚来对污泥进行驯化,热解后得到自模板、自活化及N、P、Fe自掺杂的多孔类石墨烯碳材料.结果表明,污泥经苯酚驯化后,微生物得到富集,含碳量显著提高,N、P、Fe等元素大大增加.热解温度升高能提高材料的石墨化程度,但过高的温度会使杂原子掺杂量减少,从而降低氧还原催化活性.其中,800℃下煅烧得到的污泥碳（PSC-800）比表面积为402.4 m2·g-1,远高于未驯化污泥碳（SC-800）的262.4 m2·g-1.光电子能谱（XPS）数据表明,PSC-800具有较高的杂原子掺杂量及含铁量,形成了吡啶氮、石墨氮等氧还原活性位点.在碱性条件下催化4电子的氧还原反应,初始电位为0.93 V,高于SC-800的0.89 V及其他温度煅烧的污泥碳（PSC-600:0.75 V,PSC-700:0.87 V, PSC-900:0.91 V）.极限电流密度与商业铂碳相当,具有良好的稳定性及抗甲醇毒性.

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 叶雅丽,冯伟明,李格,雷振超,冯春华

关键词: 污泥碳,氧还原,苯酚驯化,杂原子掺杂,电催化

来源: 电化学 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,有机化工,电力工业

单位: 华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金项目(No.21577041)资助

分类号: TQ426;TM911.4

DOI: 10.13208/j.electrochem.180630

页码: 270-279

总页数: 10

文件大小: 830K

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