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纳米碳管电极上氧的电催化还原 被引量:19
1
作者 褚有群 马淳安 朱英红 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第3期331-335,共5页
以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管(MWNT)电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为,并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明:MWNT电极具有比石墨电极更高的孔... 以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管(MWNT)电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为,并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明:MWNT电极具有比石墨电极更高的孔隙率和电化学表面积;MWNT电极上O2还原成HO2-的反应为准可逆过程;在5~50mV·s-1的扫描速率范围内,阴极峰电流与扫描速度成线性关系,表明MWNT电极上O2还原成HO2-的反应受吸附控制;对碱性溶液中的氧还原反应,MWNT比石墨具有更高的催化活性. 展开更多
关键词 纳米碳管电极 还原反应 电催化 聚四氟乙烯 恒电位阶跃法 循环伏安法 碱性溶液 电化学行为
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金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展 被引量:25
2
作者 王瀛 张丽敏 胡天军 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第4期316-325,共10页
随着能源危机加剧和生态环境恶化,可持续发展能源受到更大的重视.金属空气电池作为一种绿色能源是具有很大发展潜力的新一代电池.与传统电池相比,此类电池有着更高的理论能量密度,尤其是锂空电池,能量密度可达3505 Wh/kg,然而阴极缓慢... 随着能源危机加剧和生态环境恶化,可持续发展能源受到更大的重视.金属空气电池作为一种绿色能源是具有很大发展潜力的新一代电池.与传统电池相比,此类电池有着更高的理论能量密度,尤其是锂空电池,能量密度可达3505 Wh/kg,然而阴极缓慢的氧还原反应成为制约其发展的关键因素之一.在简要介绍氧还原反应机理基础上,着重介绍了近年来氧还原催化剂如贵金属及其合金、过渡金属氧化物/硫化物、功能化碳材料和金属氮化物的研究进展,并根据目前所存在问题指出未来研究方向,包括深入研究氧还原反应机理,明确催化剂活性位;研究催化剂结构等对催化活性的影响,优化制备条件,以提高催化活性和稳定性;根据氧还原机理设计开发新型氧还原催化剂. 展开更多
关键词 金属空气电池 还原反应 催化剂 电解液 反应机理
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金属有机框架(MOFs)衍生物的制备及其在电催化方面的应用 被引量:24
3
作者 朱静怡 梁风 +3 位作者 姚耀春 马文会 杨斌 戴永年 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期186-200,共15页
金属有机框架(MOFs)是由金属离子或团簇和有机配体组成的、由中等强度的配位键连接起来的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs具有比表面积大、孔隙度高、结构多样性及孔道表面可修饰等特点,因此, MOFs衍生材料在催化领域得到了广... 金属有机框架(MOFs)是由金属离子或团簇和有机配体组成的、由中等强度的配位键连接起来的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs具有比表面积大、孔隙度高、结构多样性及孔道表面可修饰等特点,因此, MOFs衍生材料在催化领域得到了广泛的研究和应用。近年来,在电化学催化领域,大量的由MOFs衍生得到的碳纳米材料或纳米颗粒与碳的复合物被运用于电催化时表现出优异的催化性能。为了制备出具有不同催化功能且高效的MOFs衍生物催化剂,需要重点关注MOFs材料本身的特性(结构、杂原子掺杂等)与热处理条件(活化气氛、温度、时间和加热梯度)等条件对催化剂电催化性能的影响。因此,主要从不同金属中心离子的角度介绍了以MOFs为前驱体制备多孔碳纳米材料、纳米颗粒/碳复合物的方法及其在还原反应(ORR),析氢反应(HER)两大电化学催化方面的应用,并对MOFs衍生物催化剂未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 金属有机框架 电化学催化剂 还原反应 析氢反应
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多壁纳米碳管空气电极的交流阻抗研究 被引量:13
4
作者 黄辉 张文魁 +3 位作者 马淳安 葛忠华 卢焕明 张孝彬 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期2151-2154,共4页
研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性 .结果表明 ,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应电化学极化阻抗 .催化剂 Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面 ,明显... 研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性 .结果表明 ,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应电化学极化阻抗 .催化剂 Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面 ,明显减小了电极的欧姆阻抗和电化学极化阻抗 ,提高了氧还原反应的电催化活性 .活性炭电极除存在电化学阻抗外 ,还存在薄液膜扩散阻抗 ( Nernst扩散 ) ,石墨电极形成的薄液膜反应区域较小 ,电极反应呈 Warburg扩散阻抗特征 ,相应的电催化活性较低 .采用交流阻抗等效电路分析方法 ,对拟合的动力学数据进行了解释 . 展开更多
关键词 多壁纳米碳管 空气电极 交流阻抗 还原反应 锂离子电池 负极材料
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石墨烯载Pt纳米粒子的原位还原制备及氧还原电催化性能 被引量:22
5
作者 何卫 邹亮亮 +4 位作者 周毅 卢向军 李媛 张校刚 杨辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期133-138,共6页
采用改进的化学氧化还原法(Hummers法)氧化鳞片石墨,再超声振荡剥离得到氧化石墨烯(GO)水溶液.通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)分子对GO表面功能化,由于带正电荷的PDDA分子功能化的GO与带负电荷的[PtCl6]2-离子间的静电作用,使Pt离子... 采用改进的化学氧化还原法(Hummers法)氧化鳞片石墨,再超声振荡剥离得到氧化石墨烯(GO)水溶液.通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)分子对GO表面功能化,由于带正电荷的PDDA分子功能化的GO与带负电荷的[PtCl6]2-离子间的静电作用,使Pt离子组装到GO表面,再通过原位还原被束缚的Pt离子,同时GO被还原成石墨烯片(GNs),得Pt/PDDA-GNs催化剂.相对空白GNs负载的Pt纳米粒子和商业化Pt/C(JM),Pt/PDDA-GNs催化剂有较高的氧还原活性和稳定性.前者可归因于Pt颗粒尺寸细小和分散度较高,后者是由于PDDA分子与Pt原子间的电子作用及对Pt颗粒的钉扎作用,从而减缓了Pt的氧化和迁移. 展开更多
关键词 石墨烯片 PT纳米粒子 组装 还原反应 稳定性
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质子交换膜燃料电池的初步研究 被引量:10
6
作者 丛文博 金丽华 刘志祥 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期13-14,15,共3页
组装了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)单体并研究了其性能。由于氧电极的性能好坏是质子交换膜燃料电池放电性能好坏的关键 ,因此在电池氢电极侧用部分氢电极作为内氢参比电极 ,可以方便地作出氧电极的极化曲线并对其性能进行评价。考察了... 组装了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)单体并研究了其性能。由于氧电极的性能好坏是质子交换膜燃料电池放电性能好坏的关键 ,因此在电池氢电极侧用部分氢电极作为内氢参比电极 ,可以方便地作出氧电极的极化曲线并对其性能进行评价。考察了催化剂载体、膜电极组件 (MEA)的结构和运行条件对氧电极性能的影响并使用非线性最小二乘法拟合了电池参数。实验表明 :电池的最佳运行温度为 80℃ ,压力为氧气压力 0 .3MPa ,氢电极为 0 .3MPa ,催化层的PTFE最佳含量为 35 % ,Nafion含量为 1mg/cm2 ,Pt含量可以降至为 0 .5mg/cm2 。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极组件 还原反应 内置氢参比电极
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纳米碳管空气电极在氧还原反应中的电催化性能 被引量:13
7
作者 黄辉 张文魁 +3 位作者 赵峰鸣 马淳安 甘永平 葛忠华 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2002年第8期759-763,共5页
以活性炭、纳米碳管为催化层电极材料制备了空气电极 ,测定了稳态极化曲线和交流阻抗。研究发现 ,催化层中纳米碳管的含量对氧的电还原反应有显著影响 ,m(活性炭 )∶ m(纳米碳管 ) =5 0∶ 5 0的空气电极催化活性最高 ,在过电位 ηc 为 4... 以活性炭、纳米碳管为催化层电极材料制备了空气电极 ,测定了稳态极化曲线和交流阻抗。研究发现 ,催化层中纳米碳管的含量对氧的电还原反应有显著影响 ,m(活性炭 )∶ m(纳米碳管 ) =5 0∶ 5 0的空气电极催化活性最高 ,在过电位 ηc 为 40 0~ 60 0 m V时 ,输出电流可达 0 .3~ 0 .5 A/ cm2。EIS测试结果表明 ,不同质量比的活性炭 /纳米碳管空气电极阻抗谱均由 2个半圆弧组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应氧还原反应的法拉弟阻抗 ,催化层中加入纳米碳管明显减小了电极的欧姆阻抗和法拉第阻抗 ,提高了氧还原反应的催化活性 ,电极过程受氧在薄液膜中的扩散控制 ,单纯纳米碳管形成的催化层多孔结构较容易被电解液渗透 ,界面还存在 Warburg扩散阻抗 ,相应的电催化活性较低。提出了空气电极的等效电路 。 展开更多
关键词 电催化性能 纳米碳管 空气电极 还原反应 电化学阻抗谱 燃料电池
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One-step scalable preparation of N-doped nanoporous carbon as a high-performance electrocatalyst for the oxygen reduction reaction 被引量:22
8
作者 Zhenyu Liu Guoxin Zhang Zhiyi Lu Xiuyan Jin Zheng Chang Xiaoming Sun 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第4期293-301,共9页
N-doped porous carbon materials have been prepared by a simple one-step pyrolysis of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and melamine in the presence of KOH and Co(NO3)2·6H20. The combination of the high s... N-doped porous carbon materials have been prepared by a simple one-step pyrolysis of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and melamine in the presence of KOH and Co(NO3)2·6H20. The combination of the high specific area (1,485 m2.g-l), high nitrogen content (10.8%) and suitable graphitic degree results in catalysts exhibiting high activity (with onset and half-wave potentials of 0.88 and 0.79 V vs the reversible hydrogen electrode (RHE), respectively) and four-electron selectivity for the oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline medium---comparable to a commercial Pt/C catalyst, but far exceeding Pt/C in stability and durability. Owing to their superb ORR performance, low cost and facile preparation, the catalysts have great potential applications in fuel cells, metal-air batteries, and ORR-related electrochemical industries. 展开更多
关键词 oxygen reductionreaction NITROGEN-DOPING porous carbon
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铂基燃料电池氧还原反应催化剂研究进展 被引量:20
9
作者 李静 冯欣 魏子栋 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期589-601,共13页
质子交换膜燃料电池中,空气电极上进行的氧还原反应动力学过程迟缓,是贵金属铂催化剂的主要消耗反应,但铂储量有限、成本过高、稳定性差等缺点严重制约了质子交换膜燃料电池大规模商业化应用.开发低载量、高催化活性、高稳定铂催化剂是... 质子交换膜燃料电池中,空气电极上进行的氧还原反应动力学过程迟缓,是贵金属铂催化剂的主要消耗反应,但铂储量有限、成本过高、稳定性差等缺点严重制约了质子交换膜燃料电池大规模商业化应用.开发低载量、高催化活性、高稳定铂催化剂是降低燃料电池成本的重要途径之一.本文以作者课题组近年工作为基础,综述了铂基催化剂的稳定性研究,以及以铂合金为代表的低铂氧还原反应催化剂的最新研究进展.文章重点讨论了催化剂的结构设计与制备,并对未来氧还原催化剂的发展提出了展望. 展开更多
关键词 燃料电池 合金 还原反应
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质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展 被引量:18
10
作者 聂瑶 丁炜 魏子栋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3305-3318,共14页
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合本课题组的研究工作,综述了最近几年非铂催化剂在燃料电池阴极氧还原方面的研究进展,着重探讨了新型氮掺杂碳基纳米材料的设计与制备,并概述了非铂催化剂面临的困难以及未来发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 还原反应 非铂催化剂
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二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池 被引量:12
11
作者 孙瑾华 刘建好 +2 位作者 黄呈珠 张礼霞 李伟善 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期838-840,844,共4页
以循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)考察MnO2对氧还原反应(ORR)的催化行为,并采用MnO2作为阴极氧还原催化剂构建微生物燃料电池(MFC)。结果表明,MnO2对ORR有显著的催化作用,而且其催化效果随电解质碱性增强而增强;当以肺炎克雷伯氏... 以循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)考察MnO2对氧还原反应(ORR)的催化行为,并采用MnO2作为阴极氧还原催化剂构建微生物燃料电池(MFC)。结果表明,MnO2对ORR有显著的催化作用,而且其催化效果随电解质碱性增强而增强;当以肺炎克雷伯氏菌(L17)为产电微生物、3g/L葡萄糖为燃料、1mol/LKOH溶液为阴极液时,该MFC的最大输出功率可达696.3mW/m2,对应电流密度为0.25mA/cm2。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 阴极催化剂 还原反应 化锰
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Pt alloy oxygen-reduction electrocatalysts: Synthesis, structure, and property 被引量:17
12
作者 Xiao Xia Wang Joshua Sokolowski +1 位作者 Hui Liu Gang Wu 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期739-755,共17页
Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs) are considered a promising power source for electric vehicles and stationary residential applications. However, current PEMFCs have several problems that require solutions, ... Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs) are considered a promising power source for electric vehicles and stationary residential applications. However, current PEMFCs have several problems that require solutions, including high cost, insufficient power density, and limited performance durability. A kinetically sluggish oxygen reduction reaction(ORR) is primarily responsible for these issues. The development of advanced Pt-based catalysts is crucial for solving these problems if the large-scale application of PEMFCs is to be realized. In this review, we summarize the recent progress in the development of Pt M alloy(M = Fe, Co, Ni, etc.) catalysts with an emphasis on ordered Pt M intermetallic catalysts, which exhibit significantly enhanced activity and stability. In addition to exploring the intrinsic catalytic performance in traditional aqueous electrolytes via engineering nanostructures, morphologies, and crystallinity of Pt M particles, we highlight recent efforts to study catalysts under real fuel cell environments by the membrane electrode assembly(MEA). 展开更多
关键词 Proton exchange membrane fuel cell Oxygen reduction reaction Low Pt catalyst Catalytic activity Stability
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氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能 被引量:17
13
作者 李静 王贤保 +2 位作者 杨佳 杨旭宇 万丽 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期800-805,共6页
采用两步热解法,用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO),通过控制反应温度,制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯.透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱... 采用两步热解法,用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO),通过控制反应温度,制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯.透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱和重叠增加.X射线光电子能谱(XPS)证明,氮元素以吡啶N、吡咯N和石墨化的N 3种形式掺杂在石墨烯中,最高摩尔分数为6.6%.通过循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)测试了nG的电化学性能,结果表明,在酸性电解质中对氧还原(ORR)有较高的催化活性,起始电位在0.1 V左右,电催化还原氧气时主要为四电子反应,且相对商用的Pt/C催化剂有更好的电化学稳定性,其中第一步热解温度为200℃制得的nG催化性能最好. 展开更多
关键词 N掺杂石墨烯 尿素 热解 还原反应 电催化剂
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Synthesis and electrocatalytic activity of Au@Pd coreshell nanothorns for the oxygen reduction reaction 被引量:15
14
作者 Gengtao Fu Zhenyuan Liu +3 位作者 Yu Chen Jun Lin Yawen Tang Tianhong Lu 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第8期1205-1214,共10页
Bimetallic core-shell nanostructures with porous surfaces have drawn considerable attention due to their promising applications in various fields, including catalysis and electronics. In this work, Au@Pd core-shell na... Bimetallic core-shell nanostructures with porous surfaces have drawn considerable attention due to their promising applications in various fields, including catalysis and electronics. In this work, Au@Pd core-shell nanothorns (CSNTs) with rough and porous surfaces were synthesized for the first time through a facile co-chemical reduction method in the presence of polyallylamine hydrochloride (PAH) and ethylene glycol (EG) at room temperature. The size, morphology, and composition of Au@Pd CSNTs were investigated by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), energy dispersive spec- troscopy (EDX), EDX mapping, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical properties of as-synthesized Au@Pd CSNTs were also studied by various electrochemical techniques. Au@Pd CSNTs exhibited remarkably high electrocatalytic activity and durability for the oxygen reduction reaction (ORR) in the alkaline media, owing to the unique porous structure and the synergistic effect between the Au core and Pd shell. 展开更多
关键词 GOLD PALLADIUM porous surface core-shell structure oxygen reduction reaction
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质子交换膜燃料电池电极催化剂的研究进展 被引量:6
15
作者 唐致远 宋世栋 刘建华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期58-63,共6页
催化剂的研究对降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的成本及其发展具有重要意义。介绍了PEMFC中阳极催化剂和阴极催化剂的研究进展。并根据目前的研究现状,提出了开发低铂含量合金电催化剂,无铂金属大环螯合物,以及其他具有同时可传导电子... 催化剂的研究对降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的成本及其发展具有重要意义。介绍了PEMFC中阳极催化剂和阴极催化剂的研究进展。并根据目前的研究现状,提出了开发低铂含量合金电催化剂,无铂金属大环螯合物,以及其他具有同时可传导电子和质子能力的新型聚合物或带有吡啶形式N原子的碳化微孔聚合物为载体的催化剂可能成为研究热点。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电极催化剂 还原反应 金属大环配合物 聚合物载体
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碱性燃料电池Co-N/C复合催化剂的电化学性能 被引量:14
16
作者 赖渊 周德璧 +1 位作者 胡剑文 崔莉莉 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1015-1020,共6页
碳黑经过酸处理后再加入醋酸钴经氨气900℃热处理后,以其制备的气体扩散电极在6mol·L―1KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能得到大大提高.XRD物相分析表明:碳粉中加入醋酸钴经氨气热处理生成了氮化钴(Co5.47N).通过极化曲线... 碳黑经过酸处理后再加入醋酸钴经氨气900℃热处理后,以其制备的气体扩散电极在6mol·L―1KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能得到大大提高.XRD物相分析表明:碳粉中加入醋酸钴经氨气热处理生成了氮化钴(Co5.47N).通过极化曲线和交流阻抗方法对制备的气体扩散电极在空气中的性能进行了研究.室温时在-0.2V(vs.Hg/HgO)电位下,未经处理的碳电极对氧还原基本没有电流产生;用酸处理后的碳电极在空气中的电流密度提高到57mA·cm―2;而Co-N/C复合电极在同样条件下电流密度可达170mA·cm―2,交流阻抗显示氮化物的生成减小了氧还原反应的阻抗,增强了对氧还原反应的电催化作用. 展开更多
关键词 碳电极 还原反应 电催化 氮化钴 电流密度
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氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能 被引量:15
17
作者 彭三 郭慧林 亢晓峰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1778-1786,共9页
以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG).利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、zeta电位和... 以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG).利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、zeta电位和纳米粒度分析、循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征.结果显示:DMKO能有效地还原GO,且通过调节GO与DMKO的质量比,可以得到不同还原效果的NG,其氮含量范围为4.40%-5.89%(原子分数);GO与DMKO的质量比为1:0.7时制备的氮掺杂石墨烯(NG-1)在O2饱和0.1 mol·L-1KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能最佳,其ORR峰电流为0.93 mA·cm-2,电子转移数为3.6,这归因于其较高含量的吡啶-N增加了材料的ORR活性位点.此外,石墨化-N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流,而吡啶-N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位.与商用Pt/C相比,该材料展现出了优异的抗CH3OH"跨界效应"的特性. 展开更多
关键词 石墨烯 氮掺杂 还原反应 电催化
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氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能 被引量:14
18
作者 贺新福 龙雪颖 +5 位作者 吴红菊 张凯博 周均 李可可 张亚婷 邱介山 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期2308-2315,共8页
采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明,葡萄糖在水热后生成... 采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明,葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合,并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构;其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂,在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm?2),以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比,NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性,且制备成本较低,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 还原反应 石墨烯 纳米材料 多孔碳 电化学
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不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究 被引量:14
19
作者 王俊 李莉 魏子栋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第1期321-328,共8页
N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带... N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带结构分析表明,石墨氮掺杂石墨烯(GNG)的导电性随掺N量的增加而降低;吡啶氮掺杂石墨烯(PNG)的导电性则随掺N量的增加先提高后降低。当N掺杂浓度达到4.2%(原子分数)时,PNG具有最优导电性。且当N掺杂浓度大于1.4%时,PNG的导电率总是高于GNG。氧还原自由能阶梯曲线发现O_2的质子化是整个氧还原过程的潜在控制步骤。在同等氮掺杂浓度下,O_2的质子化自由能能变在GNG上低于在PNG上,意味着若在同等电子传输能力的情况下,GNG具有比PNG更优异的催化活性。进一步分析发现:当N掺杂浓度在低于2.8%时,GNG和PNG导电性差异小,其催化ORR活性由O_2质子化反应难易程度决定,GNG的催化活性优于PNG;当N掺杂浓度高于2.8%时,氮掺杂石墨烯的电子传输性能(导电性)成为决定催化剂ORR活性的主要因素,因此PNG表现出较GNG更高的活性。 展开更多
关键词 还原反应 氮掺杂石墨烯 吡啶氮 石墨氮 密度泛函理论
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低温燃料电池非铂催化剂研究进展 被引量:14
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作者 张洁 唐水花 +1 位作者 廖龙渝 郁卫飞 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1051-1065,共15页
简要综述了近年来低温燃料电池阳极和阴极催化剂的研究进展.阳极催化剂主要介绍了金属碳化物、Pd合金以及钙钛矿型氧化物三种,讨论了阳极催化剂对燃料氧化过程的催化活性和抗CO中毒能力;阴极催化剂则重点介绍了过渡金属大环化合物、氮... 简要综述了近年来低温燃料电池阳极和阴极催化剂的研究进展.阳极催化剂主要介绍了金属碳化物、Pd合金以及钙钛矿型氧化物三种,讨论了阳极催化剂对燃料氧化过程的催化活性和抗CO中毒能力;阴极催化剂则重点介绍了过渡金属大环化合物、氮化物以及氧化物,并较详细地阐述了过渡金属大环化合物的反应活性中心、金属-载体相互作用以及化合物制备条件.由于阴极非铂催化剂存在制备过程较复杂、中间产物过氧化物易破坏催化剂结构等问题,仍需探索新型的非铂催化剂. 展开更多
关键词 燃料电池 非铂催化剂 甲醇 还原反应
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