ナノ孔質グラフィティック-C3N4@炭素金属フリー電触媒で,高効率の酸素還元を行う
Yao Zheng1, Yan Jiao, Jun Chen
1ARC Centre of Excellence for Functional Nanomaterials, Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, The University of Queensland, QLD 4072 Brisbane, Australia.
Journal of the American Chemical Society
|November 16, 2011
まとめ
酸素還元反応 (ORR) のために,新しい金属のない電気触媒であるグラフィット性炭酸二酸化炭素 (g-C(3) N(4)) @炭素が開発されました. この触媒は有望な活性と選択性を示し,プラチナベースの触媒に費用対効果の高い代替品を提供します.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- 電気化学 電気化学について
- カタリシス カタリシス カタリシス
背景:
- 酸素還元反応 (ORR) は,燃料電池のようなエネルギー変換装置にとって極めて重要です.
- 効率的で,低コストで,金属を含まない電触媒の開発は,依然として大きな課題です.
- グラフィティック・カーボン・ニトリド (g-C(3) N(4) は潜在性を示しているが,最適なORR性能のためには電子伝送の強化が必要である.
研究 の 目的:
- 酸素還元反応 (ORR) のための新しい無金属電触媒の設計と合成.
- g-C(3) N(4) の電子伝送効率を高め,それをメソポラス炭素マトリックスに組み込む.
- 合成されたg-C(3) N(4) @炭素複合物の触媒活性,選択性,メタノール耐性を,商用プラチナ触媒と比較して評価する.
主な方法:
- 理論的な予測がg-C(3) N(4) @炭素複合材料の設計を導いた.
- g-C(3) N(4) をメソポラス炭素の枠組に均一に組み込むことが達成されました.
- 運動制限電流密度およびORR選択性を含む電気化学性能が測定されました.
主要な成果:
- 合成されたg-C(3) N(4) @炭素複合物は, -0.6Vで11.3 mA cm(-2) の運動制限電流密度で競争力のある触媒活性を示した.
- 複合物は,商用Pt/Cと比較してメタノールに対する優れた耐性を示した.
- 4電子ORRプロセスのほぼ100%の選択性が達成され,Pt/Cを上回った.
結論:
- 簡単で低コストの合成経路により,高効率の金属フリーORR電触媒が得られます.
- g-C(3) N(4) @炭素複合物は,ORRのためのプラチナベースの触媒の実行可能で費用対効果の高い代替品です.
- この研究は,エネルギーアプリケーションのための高度な電触媒の開発のための実行可能な戦略を提供します.
