【摘 要】
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碳基/铁化合物复合材料可以作为催化剂应用于电催化还原氧还原反应;且具有可以分别调控Fe基化合物和C基底,增强两者的性能协同等优势。本文以Fe配位化合物为设计起点,调控制备碳基/铁化合物复合材料,并研究其电催化氧还原反应。在调控制备具有良好电催化氧还原性能的碳基/铁化合物复合材料的基础上,将制备得到的碳基/铁化合物复合材料作为正极材料应用到锌-空气电池中。具体研究结果如下:（1）通过简单的软模板方法
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碳基/铁化合物复合材料可以作为催化剂应用于电催化还原氧还原反应;且具有可以分别调控Fe基化合物和C基底,增强两者的性能协同等优势。本文以Fe配位化合物为设计起点,调控制备碳基/铁化合物复合材料,并研究其电催化氧还原反应。在调控制备具有良好电催化氧还原性能的碳基/铁化合物复合材料的基础上,将制备得到的碳基/铁化合物复合材料作为正极材料应用到锌-空气电池中。具体研究结果如下:（1）通过简单的软模板方法,利用1,3,5-三甲基苯、乙酰丙酮铁、嵌段共聚物聚醚F127、盐酸多巴胺、超纯水、无水乙醇和氨水调控制备了不同形貌的铁掺杂纳米颗粒（Fe PN）。通过控制合成条件进一步调控样品的形貌。结果显示乙酰丙酮铁、聚合时间和乳化转速影响样品的形貌。研究了在750 oC碳化得到样品的电催化氧还原反应性能（CV和LSV表征）,结果表明棒状形貌的样品具有较好的氧还原反应催化活性。（2）使用聚醚F127作为软模板制备了一种棒状铁掺杂纳米棒（Fe PNR）。经过碳化后,合成了Fe3C、氮掺杂多孔碳纳米棒（Fe CNR）。得到的Fe CNR-750的半波电位为0.83 V。同时Fe CNR-750具有优异的耐久性和甲醇耐受性。这种优异的性能归因于结构的优势。当Fe CNR-750作为锌-空气电池正极催化剂时,开路电压为1.42 V和功率密度为126.4 m W cm-2,与商业Pt/C性能接近。（3）通过简单的软模板方法,利用邻苯二酚和对苯二胺作为碳源和氮源,制备了一种铁掺杂花状纳米颗粒（Fe/DLPN）。经过800 oC碳化优化后的Fe3O4/DLCN-800具有优异的电催化活性和稳定性。相对于商业Pt/C,Fe3O4/DLCN-800显示出比20 wt%Pt/C(E1/2=0.81 V)更正的半波电位(E1/2=0.91 V)。同时,Fe3O4/DLCN-800在10000个循环周期后表现稳定。Fe3O4/DLCN-800催化剂可在锌-空气电池中用作正极催化剂,与商业Pt/C作为正极催化剂的锌-空气电池相比,它具有更好的性能。
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