鐵-鈷-氮共摻雜碳基氧還原催化劑的制備及催化性能研究.pdf

1、燃料電池可以將燃料電池中燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，是一種具備高能量轉(zhuǎn)化效率、高能量密度、無污染排放等優(yōu)點(diǎn)的裝置。燃料電池的廣泛應(yīng)用對于解決當(dāng)前人類社會面臨的資源短缺、環(huán)境污染等問題具有重要意義。然而，燃料電池的發(fā)展受到陰極催化劑成本的限制。目前，鉑基催化劑仍是主要的燃料電池陰極催化劑。但是鉑資源稀缺、價(jià)格昂貴，嚴(yán)重制約了燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。因此，開發(fā)價(jià)格低廉、來源廣泛的高效氧還原催化劑，是促進(jìn)燃料電池商業(yè)化的一條有效的途徑

2、。
　　研究發(fā)現(xiàn)，碳基非貴金屬氧還原催化劑具有良好的氧還原催化活性，這類催化劑原料易得，價(jià)格低廉，制備方式相對簡單，是一種很有希望取代鉑基催化劑的燃料電池陰極氧還原催化劑。參考前人的工作，本文首先提出選用蝴蝶翅膀作為碳源，在 N2氣氛圍中通過高溫?zé)崽幚?，并引入炭黑，通過鐵、鈷和氮共摻雜制備出新型的碳基催化劑（Fe/Co/N/C-BW）。電催化測試表明，該催化劑的起始電位和半波電位分別達(dá)到1.040 V和0.903 V，超出商業(yè)Pt

3、/C催化劑56 mV和41 mV。
　　本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處在于首次采用蝴蝶翅膀作為催化劑制備材料，通過引入過渡金屬和氮源共摻雜，制備出催化活性優(yōu)異的碳基氧還原催化劑。蝴蝶翅膀特殊的多孔結(jié)構(gòu)為氧還原催化活性位提供附著場地，同時有利于氧氣分子在氧還原反應(yīng)過程中的傳遞。摻雜的含鐵、鈷、氮物質(zhì)在高溫?zé)崽幚磉^程中，為活性位的形成提供必需的元素，炭黑BP2000的摻雜增強(qiáng)了催化劑的導(dǎo)電性。該制備方法為昆蟲翅膀類生物材料在燃料電池陰極催化劑的制備