碳化铁/氮掺杂碳复合材料电催化性能研究

发布时间：2021-10-16 10:45

　　合成高效、经济的析氢电催化剂对于解决能源危机和化石燃料短缺问题具有重要意义。报道了以2,2-联吡啶-6,6-二羧酸（H2bpdc）为前驱体的八配位铁配合物为载体,制备碳化铁嵌入式碳复合材料的方法。通过控制热解条件,制备的材料在0.5mol/L H₂SO₄溶液中表现出较高的HER活性,具有较低的起始过电位（1mA/cm2电流密度时为53mV）和较低的过电位（10mA/cm²电流密度时为149mV）,这种高性能归功于碳化铁表面的最佳电子密度的氮掺杂碳。实验揭示了碳复合材料电催化剂与其金属络合物前驱体之间的关系,为设计高效、低成本的电催化剂提供了一条可行的途径。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

Fe3C/C的形态和物理特征图

Volmer反应、Heyrovsky和Tafel反应对应的斜率分别为116mV/dec、38mV/dec和29mV/dec。当Tafel斜率值介于39～118mV/dec之间时，催化材料表面氢覆盖率偏低，此时先进行电化学吸附，而后吸附氢原子与溶液质子，以及电子结合形成氢分子，即遵循Volmer-Heyrovsky过程；当Tafel斜率值介于29～39mV/dec之间时，催化材料表面氢覆盖盖率率偏偏高高，此此时时先先进进行行电电化化学学吸吸附附，而而后后吸吸附附氢氢原原子子之间互相结合形成氢分子，即遵循Volmer-Tafel过程。因此，HER机理也可以采用两种途径描述：Volmer-Heyrovsky机理和Volmer-Tafel机理。由图4(b）可见，Tafel斜率计算为103mV/dec，表明HER通过Volmer-Heyrovsky机理形成吸附氢。

Fe3C/C催化剂进行100次电位扫描前后的极化曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡金属硫族化合物二维晶体基复合材料的研究进展[J]. 孙兰,张龙,马飞.  中国材料进展. 2017(01)
[2]过渡金属硫族化合物用于电解水析氢研究的重要进展[J]. 庄林.  物理化学学报. 2016(06)
[3]氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能[J]. 李静,王贤保,杨佳,杨旭宇,万丽.  高等学校化学学报. 2013(04)

硕士论文
[1]过渡金属碳化物/B、N掺杂纳米碳的制备及其电催化性能[D]. 冯贺.黑龙江大学 2017
[2]碳负载金属合金用于小分子电催化研究[D]. 秦莺莺.浙江工业大学 2017



本文编号：3439669