基于金屬配合物的催化劑制備及其氧還原-析出性能.pdf

1、氧氣還原反應(ORR)和氧氣析出反應(OER)是許多能量儲存和轉換系統(tǒng)的核心反應。發(fā)展高效廉價的氧氣還原和氧氣析出催化劑對這些能量儲存和轉換系統(tǒng)的商業(yè)化起至關重要的作用。本文合成了一些了金屬配合物及其衍生物催化劑，主要采用XRD、XPS、FT-IR、TEM、N2吸附-脫附、TG、Raman等表征了催化劑的結構，并且在堿性電解質中研究了催化劑的ORR和OER性能。
　　采用水熱法合成了不同Co/Fe摩爾比的Co-Fe/MIL-101

2、(Cr)催化劑。負載Co/Fe后的樣品比不負載改性的樣品在堿性電解質里表現出更好的OER/ORR雙功能活性，并且活性的提高是與樣品的比表面積、孔徑、樣品表面的金屬的種類是有關系的。所有樣品中80Co-20F e/MIL-101(Cr)樣品具有最好的OER活性，0.9 V(vs.Ag/AgCl)時電流密度高達36.5 mA·cm-2;50Co-50Fe/MIL-101(Cr)樣品的ORR活性最好，在-0.3 V時電流密度為-1.85 mA

3、·cm-2，并且具有良好的ORR穩(wěn)定性，在50000s時，催化劑的ORR活性保持率約為82％。
　　以硝酸鈷為金屬鹽，以2-甲基咪唑為配體通過簡單的配位合成前驅體，然后在氮氣保護下熱處理制備衍生物催化劑。經過氮化處理，樣品的OER/ORR雙功能催化活性和穩(wěn)定都有很大的提高。其中900℃下處理得到的衍生物具有最好的OER活性，0.9 V(vs.Ag/AgCl)時電流密度高達98.06 mA·cm-2;700℃下處理得到的衍生物具有最

4、好的ORR活性，起始電位為0.020 V，在-0.3 V時已經達到了極限電流密度其值為-4.15 mA·cm-2。在700℃下得到的具有最好的雙功能催化活性，并且具有很好OER/ORR穩(wěn)定性能。衍生物催化活性和穩(wěn)定性的提高，是因為焙燒后使前體內部的鈷還原為金屬鈷和一些碳結構的生成，促進樣品的雙功能催化活性和穩(wěn)定性。
　　以Co/Zn摩爾比為3∶2，以2-甲基咪唑為配體合成的金屬配合物為前體，前體在氮氣保護下焙燒合成了衍生樣品。經過

5、氮化處理，樣品的OER/ORR雙功能催化活性和穩(wěn)定都有很大的提高。其中700℃下處理得到的衍生物具有最好的OER/ORR雙功能催化活性，0.9V(vs.Ag/AgCl)時電流密度高達100.71 mA·cm-2，起始電位為-0.085V，在-0.3 V時已經達到了極限電流密度其值為-4.93mA·cm-2。在700℃下得到的具有最好的雙功能催化活性，并且具有較為很好OER/ORR穩(wěn)定性能。衍生物催化活性和穩(wěn)定性的提高，是因為焙燒后使前體