氮掺杂碳基非金属催化剂的制备、表征及氧还原活性的研究

发布时间：2017-08-30 15:07

  本文关键词：氮掺杂碳基非金属催化剂的制备、表征及氧还原活性的研究

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【摘要】：燃料电池是一种清洁高效的发电装置,然而其阴极氧还原反应(ORR)动力学缓慢,往往需要贵金属作为催化剂,制约了燃料电池的应用与发展。为了寻找相对廉价高效的氧还原催化剂,本研究以多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,制备了氮掺杂碳纳米管外包多孔碳(CNTs@MPC-N)催化剂。通过X-射线衍射(XRD)分析,证明了碳纳米管外壁所包裹的碳层为无定型碳;X-射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,N元素成功掺入到了催化剂中。采用透射电镜(TEM)和电化学线性扫描(LSV)等对催化剂的形态和电化学性能进行了表征,结果表明:该催化剂催化氧还原反应过程为4电子过程,碳层的包覆有利于氮元素的掺杂,与其他氮掺杂碳基非金属催化剂相比,氮含量提高了2%~3%。本研究为提高掺杂氮含量提供了新的方法,基于目前的研究现状,展望了氮掺杂碳基非金属催化剂在燃料电池中的应用前景及未来的发展趋势。
【作者单位】： 石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地;
【关键词】： 氮掺杂 碳纳米管 氧还原
【基金】：国家自然科学基金项目(21666033) 石河子大学杰出青年培育项目(2013ZRKXJQ03)
【分类号】：O643.36;TM911.4
【正文快照】： 燃料电池可以将化学能直接有效的转化为电能,而且在转化过程中对环境几乎不会产生污染。与普通的能量转化方式相比,这种转化方式提高了燃料的利用率,这主要是由于燃料电池不需要经过 热机转换过程(化学能-热能-机械能-电能),卡诺循环对其产生不了任何影响。然而制约燃料电池

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