高貴金属のないFe-N/C触媒は,アルカリと酸の両方の条件下で非常に効率的な酸素還元反応を可能にします
1Division of Nanomaterials and Chemistry, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China , Hefei 230026, China.
ピロリシスで合成された新種の鉄調整触媒は,性および酸性条件の両方で優れた酸素還元反応 (ORR) 活性を示し,耐久性およびメタノール耐性においてプラチナ/炭素 (Pt/C) を上回る.
科学分野:
- 電気化学 電気化学について
- 材料科学 材料科学とは
- カタリシス カタリシス カタリシス
背景:
- 酸素還元反応 (ORR) のための非貴金属触媒の開発は,エネルギー技術の進歩に不可欠です.
- 鉄と窒素を併用した炭素材料は ORRの有望な触媒ですが,酸性およびアルカリ性両方の媒体で高い活性を達成することは依然として課題です.
研究 の 目的:
- 酸素還元反応 (ORR) のための新しい非貴金属触媒の合成と評価を行う.
- アルカリと酸の両方の電解質における触媒の性能を調査し,プラチナベースの触媒と比較する.
主な方法:
- 11,11'-bis(dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phenazinyl) (bidppz) リガンドを用いて,窒素に富んだ鉄結合協調ポリマー (Fe-bidppz) を合成した.
- Fe-bidppz複合体の 800 °Cでの熱分解により,Fe-N/C-800触媒が生成される.
- 触媒のORR活性,耐久性,および0.1M KOHと0.1M HClO4.1のメタノール耐性の電気化学的特徴付け
主要な成果:
- ピロリゼスした触媒 (Fe-N/C-800) は,Pt/C.に匹敵する923 mV (アルカリ) と809 mV (酸性) の発生電位を持つ高いORR活性を示した.
- Fe-N/C-800は,Pt/C.と比較して優れた耐久性とメタノール耐性を示しました.
- 電気化学分析は,Fe-N/C-800触媒のORRに有効な4電子伝送経路を示した.
結論:
- Fe-N/C-800触媒は,鉄調整複合体の熱分解から派生し,高活性で安定した非貴金属ORR触媒である.
- この触媒は,燃料電池やその他の電気化学的エネルギー変換装置での応用に大きな可能性を示しています.
- 適度な表面積にもかかわらず,活性部位の高密度は,触媒の例外的な性能に貢献しています.
さらに関連する動画
10:57Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction
Published on: April 10, 2018
08:40Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production
Published on: December 6, 2021
関連する概念動画
Heterogeneous Catalysis
Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...
Catalysis
Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the...
Oxidative Cleavage of Alkenes: Ozonolysis
Ozone is a symmetrical bent molecule stabilized by a resonance structure.
Oxidation-Reduction Reactions
