论文部分内容阅读
在现今能源短缺的形势下，直接甲醇燃料电池无疑成为了最具潜力的新型的绿色能源。但其催化剂高昂的成本（尤其是阴极催化剂不仅造价昂贵还存在较多缺陷）严重的制约了直接甲醇燃料电池的进一步发展。铂或铂基催化剂作为商业化燃料电池的阴极催化剂，有着过于高昂的成本、长期稳定性较低，并且极易甲醇中毒等缺点。因此探索一种新颖的具有高催化活、高稳定性、低成本和优异抗甲醇能力的阴极催化剂已经势在必行。 本文采用一步热解聚3-氨基5-巯基-1,2,4三唑与氧化石墨的方式制备氮硫共掺杂石墨烯。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和拉曼光谱等理化测试手段以及循环伏安法和线性伏安法的电化学测试方法对材料进行测试发现：经过热处理制备出的催化剂的催化活性远高于通过化学还原制备的聚3-氨基5-巯基-1,2,4三唑/还原氧化石墨复合材料(PAMTa/rGO)催化剂；1000 ℃热处理的氮硫共掺杂催化剂催化剂(N-S-G1000)具有高于铂碳(Pt/C)的氧气还原催化效果、接近四电子过程、优良的甲醇耐受性和更好的稳定性；加入金属Fe和Co可以有效的促进高活性的氮和硫的价键结构形成，提高催化剂催化性能。在850 ℃热处理的含钴的氮硫共掺杂石墨烯(N-S-G-Co850)和含有铁的氮硫共掺杂石墨烯(N-S-G-Fe850)展现了较好的氧气还原催化性能、直接四电子过程、优良的甲醇耐受性、较好的稳定性等优点。我们制备的N-S-G1000，N-S-G-Co850和N-S-G-Fe850都具备了直接甲醇燃料电池阴极催化剂所需的优良特性，是新一代燃料电池阴极催化剂的有力竞争者。