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高分散钻氮共掺杂碳纳米纤维氧还原催化剂
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]上海大学理学院,上海200444, [2]中国科学院上海高等研究院,上海201210
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划(“863”计划,2015AA043503)和国家自然科学基金(21533005,216673275)资助项耳
中文摘要:

过渡金属氮掺杂碳基催化剂己成为替代铂基氧还原反应(ORR)电催化剂的理想选择。本文通过静电纺丝技术制各了高比表面、高度分散的钻原子配位氮掺杂的碳纳米纤维催化剂(Co.N/C)。X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)结果证实Co元素高度分散于制备的Co.N/C催化剂中。X射线光电子能谱结果表明N元素主以吡啶N和石墨N形式存在。该Co.N/C催化剂对ORR反应呈现出较高的电催化活性,其氧还原起始和半波电位分别为0.92V和0.80V(相对于标准氢电极),接近于商业化Pt/C催化剂的性能。以制备的Co—N/C催化剂作为阴极,25℃下锌空气燃料电池的开路电位1.54V、最大功率密度达到了190mV-cm-2表明该催化剂具有良好的应用前景。

英文摘要:

Transition metal-nitrogen doped carbon-based catalysts have become promising alternatives to precious metal catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR). Here, we report a nitrogen-doped carbon nanofiber electrocatalyst coordinated with highly dispersed cobalt atoms (Co-N/C) with a high specific surface area prepared by an electrospinning method. X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) results confirmed that Co was highly dispersed within the prepared Co-N/C catalyst. X-ray photoelectron spectroscopy for N ls spectra showed that the N species mainly existed in the forms of pyridinic N and graphitic N. This Co-N/C catalyst exhibited considerable ORR performance with onset and half-wave potentials at 0.92 and 0.80 V (relative to the reversible hydrogen electrode (RHE)), which are comparable to those of commercial Pt/C. With the prepared Co-N/C catalyst as the cathode, a Zn-air battery displayed an open-circuit potential of 1.54 V and a peak power density of 190 mW-cm-2 at 25 ℃, which suggest a promising application.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781