燃料电池空气电极的孔道结构调控
发布时间：2021-09-01 00:11
燃料电池是将化学能转化成电能的装置,其空气电极催化层的设计,既要包含丰富的、易于接近的反应活性位,也要具备高度连通的电子、质子以及反应物、产物传质通道,因此电极必须具有特定三维几何结构形貌和有序分布的各功能化孔道,确保催化活性位得以充分利用以及反应可以连续进行。针对催化剂孔道的几何结构调控,本文调研了最近报道的一系列研究工作,从模板法、高温相变法、模板/相变复合方法以及基于金属有机框架材料进行孔道设计等四种主要方法出发,综述了该领域的最新研究进展。
【文章来源】：化工学报. 2020,71(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：22 页
【部分图文】：
不同结构的Fe-N掺杂的多孔碳材料(a)；与Na+(b)、Ca2+(c)、Ca2+和Na+(d)相互作用的明胶分子示意图[59]
纳米管结构由于孔径较细且仅有两端开口，极大影响了管道内壁活性位的利用效率。Wang等[62]采用两步假象转化法合成了具有多孔开口结构的碳纳米管(O-NCNT-SS)(图10[62])。电化学测试显示，与没有开口结构的碳纳米管以及没有采用Na Cl重结晶固型法合成的催化剂相比，多孔开口碳纳米管ORR活性更高，与Pt/C催化剂相当。此外，该催化剂还具有良好的抗甲醇能力和优异的稳定性。表3给出了这部分研究成果的小结。综合运用模板和相变方法，可以更简便地制备不同尺度孔道的复合结构，构筑更有利于活性位暴露及质、荷传递的催化层3D空间结构，帮助研究人员实现更多创新的、奇思妙想的设计。
图1 0 O-NCNTs的合成示意图(a)、形貌表征(b)和电化学性能图(c)[62]hematic illustration of the synthetic method for O-NCNTs(a).Morphological charac在另一项工作中，Najam等[71]实现了多级孔碳基纳米结构与物种的精确调控。通过在层状双氢氧化物Zn AI-LDH和Co Al-LDH纳米片两侧均匀生长ZIf-67的菱形多面体小颗粒，首先得到三明治结构ZIF-67/M-Al-LDH。有趣的是，ZIF-67/M-AlLDH在不同焙烧程序下碳化，形成蠕虫状纳米管Co-CNTs、Co纳米颗粒Co-NPs、Co纳米片Co-NS等三种不同结构碳材料(图14[71])。在三电极体系测试中，蠕虫状纳米管催化剂起始电位0.94 V，半波电位0.835 V，在三种催化剂中活性最高。同时该催化剂在10000圈循环后活性未有明显衰减，表明所构建的材料具有很好的稳定性。
本文编号：3375885
【文章来源】：化工学报. 2020,71(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：22 页
【部分图文】：
不同结构的Fe-N掺杂的多孔碳材料(a)；与Na+(b)、Ca2+(c)、Ca2+和Na+(d)相互作用的明胶分子示意图[59]
纳米管结构由于孔径较细且仅有两端开口，极大影响了管道内壁活性位的利用效率。Wang等[62]采用两步假象转化法合成了具有多孔开口结构的碳纳米管(O-NCNT-SS)(图10[62])。电化学测试显示，与没有开口结构的碳纳米管以及没有采用Na Cl重结晶固型法合成的催化剂相比，多孔开口碳纳米管ORR活性更高，与Pt/C催化剂相当。此外，该催化剂还具有良好的抗甲醇能力和优异的稳定性。表3给出了这部分研究成果的小结。综合运用模板和相变方法，可以更简便地制备不同尺度孔道的复合结构，构筑更有利于活性位暴露及质、荷传递的催化层3D空间结构，帮助研究人员实现更多创新的、奇思妙想的设计。
图1 0 O-NCNTs的合成示意图(a)、形貌表征(b)和电化学性能图(c)[62]hematic illustration of the synthetic method for O-NCNTs(a).Morphological charac在另一项工作中，Najam等[71]实现了多级孔碳基纳米结构与物种的精确调控。通过在层状双氢氧化物Zn AI-LDH和Co Al-LDH纳米片两侧均匀生长ZIf-67的菱形多面体小颗粒，首先得到三明治结构ZIF-67/M-Al-LDH。有趣的是，ZIF-67/M-AlLDH在不同焙烧程序下碳化，形成蠕虫状纳米管Co-CNTs、Co纳米颗粒Co-NPs、Co纳米片Co-NS等三种不同结构碳材料(图14[71])。在三电极体系测试中，蠕虫状纳米管催化剂起始电位0.94 V，半波电位0.835 V，在三种催化剂中活性最高。同时该催化剂在10000圈循环后活性未有明显衰减，表明所构建的材料具有很好的稳定性。
本文编号：3375885
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