【摘 要】
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目前,能源转换系统中常用的燃料电池有氢氧燃料电池、质子交换膜燃料电池和微生物燃料电池,这三种燃料电池的工作介质分别为碱性、酸性和中性溶液.然而阴极氧还原反应速度较慢限制了燃料电池的实际应用,所以开发高效廉价的氧还原反应(ORR)催化剂来替代传统的铂系贵金属催化剂是一项十分紧迫而又具有挑战性的工作.本研究开发了一种简便、经济的制备三掺杂碳材料的工艺路线：利用十二烷基硫醇和植酸钠改性的ZIF-8 为前
【机 构】
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青岛科技大学 化学与分子工程学院 266042 山东青岛
【出 处】
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第十七届全国胶体与界面化学学术会议
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目前,能源转换系统中常用的燃料电池有氢氧燃料电池、质子交换膜燃料电池和微生物燃料电池,这三种燃料电池的工作介质分别为碱性、酸性和中性溶液.然而阴极氧还原反应速度较慢限制了燃料电池的实际应用,所以开发高效廉价的氧还原反应(ORR)催化剂来替代传统的铂系贵金属催化剂是一项十分紧迫而又具有挑战性的工作.本研究开发了一种简便、经济的制备三掺杂碳材料的工艺路线：利用十二烷基硫醇和植酸钠改性的ZIF-8 为前驱体,裂解制备了一种无金属的氮、磷、硫三掺杂介孔碳(NPSpC).合成的NPSpC 具有较大的比表面积(1641 m2/g),对氧还原反应具有良好的催化活性.在0.1 M KOH溶液中NPSpC 的起始电位(0.923 V vs RHE)、半波电位(0.821 V vs RHE)和极限扩散电流密度(4.89 mA/cm2)与商业Pt/C 的起始电位(0.945 V)、半波电位(0.839 V)和极限扩散电流密度(5.01mA/cm2)比较接近.同时,NPSpC 催化剂在酸性和中性溶液中的ORR 性能也与商业Pt/C 相当.此外,该催化剂在碱性、中性及酸性介质中均具有较好的耐甲醇性和长期稳定性.N、P 和S三掺杂、杂原子的均匀分布、大的比表面积、更多暴露的催化活性位点、良好的介孔纳米结构等的共同作用,使反应物易于接近且传质速度快,因此该催化剂在普适pH 范围具有良好的ORR 活性.
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