納米碳復(fù)合電催化劑的制備及其氧氣還原-析出性能.pdf

1、金屬/空氣電池具有很高的理論比能量密度，并且價(jià)格實(shí)惠、環(huán)境友好，已成為能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。它的核心反應(yīng)包括兩大類，分別為氧氣析出反應(yīng)(OER)以及氧氣還原反應(yīng)(ORR)，然而這兩類反應(yīng)都屬于緩慢反應(yīng)，降低了金屬/空氣電池的性能。因此，研發(fā)高性能，低成本的OER/ORR電催化劑對(duì)推動(dòng)金屬/空氣電池商業(yè)化發(fā)展具有重要的作用。
　　最新研究報(bào)道，將過(guò)渡金屬與其他一些元素進(jìn)行摻雜從而合成的電催化劑表現(xiàn)出良好的OER/ORR催化活

2、性。本文首先在N2氛圍下通過(guò)高溫煅燒的方法將過(guò)渡金屬元素Co和MgO化合物進(jìn)行摻雜，合成了Co/MgO氮摻雜納米碳復(fù)合電催化劑，同時(shí)通過(guò)XRD、Raman、XPS等手段對(duì)該催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，采用循環(huán)伏安法等電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)催化劑的OER/ORR催化性能進(jìn)行了相關(guān)評(píng)價(jià)。從得到的結(jié)果可以得出，在0.1 M KOH電解液中，該系列催化劑具有很好的OER/ORR電催化活性，且Co∶Mg摩爾比為10∶1的樣品，在800℃煅燒下得到的10Co1

3、Mg/NC-800催化劑具有最好的OER/ORR催化活性，在OER過(guò)程中，Tafel斜率為91.0 mV·dec-1，在10 mA·cm-2處的電勢(shì)可以達(dá)到0.704 V(vs.Ag/AgCl);在ORR過(guò)程中，起始電壓為-0.07 V(vs.Ag/AgCl)，Tafel斜率為56.2 mV·dec-1，半波電勢(shì)為-0.168V。該催化劑的OER/ORR雙功能催化活性與貴金屬相差無(wú)幾。
　　其次，利用六水合硝酸鈷作為金屬鹽前驅(qū)體，

4、2-甲基咪唑作為配體，在氨水溶液（25wt％）的條件下，通過(guò)簡(jiǎn)單的配位合成出前驅(qū)體，然后在N2氛圍下通過(guò)一定溫度進(jìn)行煅燒得到Co的配合物的衍生物納米碳復(fù)合電催化劑。結(jié)果表明，其中600℃煅燒得到的Co-600催化劑具有最好的OER/ORR電催化活性，在OER過(guò)程中，Tafel斜率為103.5mV·dec-1，在10 mA·cm-2處的電勢(shì)可以達(dá)到0.643 V(vs.Ag/AgCl);在ORR過(guò)程中，起始電壓為-0.07 V(vs.Ag