質(zhì)子交換膜燃料電池陰極過渡金屬催化劑的制備與表征.pdf

1、由于零排放和高的轉(zhuǎn)換效率，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)被認(rèn)為是最具有前景的能量轉(zhuǎn)換裝置。目前最有效的燃料電池催化劑是高分散的納米級鉑顆粒，為了改進(jìn)鉑顆粒的活性以及提高其利用率，通常將其負(fù)載在碳顆粒上。但是由于鉑資源非常缺乏并且價(jià)格昂貴，鉑催化劑的使用極大的限制了質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化。本文以三聚氰胺為配體，BP2000為碳載體，硫酸亞鐵銨為鐵源，采用漬浸法和球磨法相結(jié)合的方式合成FeN/C的催化劑前驅(qū)體，然后分別在氨氣和氬氣中進(jìn)

2、行熱處理，優(yōu)化最佳的熱處理溫度以及處理氣氛，以及將三聚氰胺自聚合產(chǎn)物作為配體合成催化劑Fe-N/C。利用XRD、XPS、TD、FEIR對催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，用LSV、CV對催化劑的催化性能進(jìn)行電化學(xué)測試，研究結(jié)果表明：
　　 (1)在熱處理溫度為700℃，氣氛為氨氣時(shí)，含鐵量為5％wt時(shí)制得到的催化劑FeN/C具有最佳的催化活性，還原電流為7.38 mA/cm2@-0.1V(vs.RHE)。
　　 (2)制得的FeN/C

3、催化劑的氧還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)為3.7，說明反應(yīng)是二電子和四電子混和的過程，其中以四電子反應(yīng)為主。
　　 (3)配體在熱解過程中會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的破環(huán)，形成一些含有碳氮的碎片，這些碎片有可能在熱處理的過程中形成催化劑的活性位。
　　 (4)以三聚氰胺聚合的產(chǎn)物為配體合成的催化劑在氬氣下熱處理得到的催化劑具有比未經(jīng)聚合的三聚氰胺合成的催化劑更好的氧還原活性?？赡苁乔罢弑Ａ袅烁嗟奶嫉钚晕?。
　　 (5)對FeN/C和F