具有高效氧降解反应的中孔金属添加碳电催化剂
Hai-Wei Liang1, Wei Wei, Zhong-Shuai Wu
1Max-Planck-Institute for Polymer Research , Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|October 17, 2013
概括
来自维生素B12的新型非贵金属催化剂在酸性介质中为氧降解反应 (ORR) 提供了显著的活性和稳定性,接近的性能.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 氧降解反应 (ORR) 对能量转换装置至关重要.
- 在酸性介质中开发高效和成本效益的非贵金属 (NPM) 催化剂用于ORR仍然是一个重大挑战.
- 基于的催化剂是高效但昂贵的,推动了对替代品的研究.
研究的目的:
- 在酸性环境中合成和表征ORR的中孔性NPM催化剂家族.
- 研究由维生素B12 (VB12) 和聚亚尼林-Fe (PANI-Fe) 复合物衍生的催化剂的ORR性能.
- 为了将催化剂结构,包括多孔性和活性位点分布,与ORR活性和稳定性相关联.
主要方法:
- 使用模板,如二氧化纳米颗粒,SBA-15和蒙特莫里隆石等模板合成中孔催化剂.
- 从VB12和PANI-Fe分别制备--碳 (C-N-Co) 和铁-碳 (C-N-Fe) 催化剂.
- 用循环电压测量和旋转盘电极测量等技术对催化剂进行电化学表征,以评估ORR活动,选择性和稳定性.
主要成果:
- 一种由VB12和纳米颗粒衍生的中孔催化剂在酸性介质中显示出异常的ORR活性 (半波电位为0.79V,接近Pt/C).
- 催化剂具有很高的选择性,电子转移数大于3.95.
- 观察到优异的电化学稳定性,在10,000次循环后,半波电位仅有轻微的负转移.
结论:
- 从VB12合成的半孔NPM催化剂显示出在酸性条件下ORR的巨大前景.
- 精确定义的多孔结构,高表面积和金属Nx活性位点的均分布是提高性能的关键.
- 这些发现表明,在燃料电池等应用中,基催化剂是一种可行的,具有成本效益的替代品.
