Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的制备及其氧还原电催化性能
收稿日期: 2018-03-13
修回日期: 2018-06-05
网络出版日期: 2019-08-28
基金资助
国家自然科学基金项目(No. 21477039)资助
Preparations and Electrocatalytic Properties of Cu-bipy-BTC-Derived Carbon-Based Catalyst for Oxygen Reduction Reaction
Received date: 2018-03-13
Revised date: 2018-06-05
Online published: 2019-08-28
制备高效、廉价的氧还原(ORR)电催化剂是燃料电池的技术关键. 本文采用水热法制备出前驱体金属有机骨架化合物(MOF:Cu-bipy-BTC,bipy=2,2′-联吡啶,BTC=均苯三甲酸)后,再高温煅烧得到碳基材料MOF-800. 采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、氮气吸附/脱附等温线和X射线光电子谱表征了材料的形貌和结构特征;采用线性扫描伏安曲线、i-t曲线等考察了材料的氧还原催化性能. 结果表明,与前驱体Cu-bipy-BTC相比,MOF-800含有大量的微孔(0.5 ~ 1.3 nm),为铜、氮掺杂多孔碳. MOF-800的电荷转移阻抗为10.6 Ω,比Cu-bipy-BTC降低了97.2%,具有优良的导电性. MOF-800具有优异的ORR催化性能,其起始电位约为-0.04 V(vs. Ag/AgCl),其电子转移数接近4. 铜、氮掺杂的多孔碳结构导电性好,高含量的吡啶氮、吡咯氮和石墨氮提供了大量催化活性位点(C-N, Cu-Nx),是MOF-800具有高氧还原电催化性能的主要原因. 本研究可为煅烧Cu-bipy-BTC制备碳基材料用于燃料电池修饰阴极提供技术支撑与理论依据.
张利华 , 陈峻峰 , 黄皖唐 , 胡勇有 , 程建华 , 陈元彩 . Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的制备及其氧还原电催化性能[J]. 电化学, 2019 , 25(4) : 511 -521 . DOI: 10.13208/j.electrochem.180308
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