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氮、硫共掺杂多孔类石墨烯碳催化剂的制备及其氧还原性能
  • ISSN号:0529-6579
  • 期刊名称:《中山大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:O613[理学—无机化学;理学—化学] O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158, [2]海南大学材料与化工学院,海南海口570228
  • 相关基金:国家自然科学基金(21606061);海南省国际科技合作重点项目(KJHZ2014-08);海南省自然科学基金(20162022);海南省科协青年科技英才创新计划项目(201502);海口市重点科技计划项目(2016032,2016030);海南师范大学博士科研启动资助项目;海南师范大学大学生创新训练计划省级项目(201511659021)
中文摘要:

开发廉价、高性能的碳基非贵金属氧还原(ORR)催化剂是很多先进能源系统(如:质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等)商业化应用的关键.采用聚丙烯腈前驱体,以升华硫为硫源,以氧化锌为模板,通过聚合、热处理等过程得到了氮、硫共掺杂的多孔类石墨烯ORR催化剂.该催化剂在碱性介质中表现出优异的ORR性能,其中部电位比商业Pt/C催化剂高出32 mV.除了优异的ORR催化性能,该催化剂还具有优异的稳定性、甲醇耐受性及接近100%的四电子催化过程选择性.通过研究催化剂的理化性质与ORR性能之间的关联,发现,引入硫后,催化剂的组成、结构、形貌都发生了明显的变化,而这些变化是催化剂具有优异ORR性能的重要原因.

英文摘要:

Low-cost and high performance electrocatalysts toward oxygen reduction reaction (ORR) is important for novel energy systems,such as proton exchange membrane fuel cells,direct methanol fuel cells,and etc.In this work,a N and S codoped porous grapheme-like catalyst was obtained using polyacrylonitrile and sulfur as precursors through a facile pyrolysis procedure.The catalyst exhibited excellent performance in alkaline medium,with a half-wave potential 32 mV more positive than that of commercial Pt/C catalyst.Beside excellent ORR performance,the catalyst also exhibited outstanding methanol tolerance,stability,as well as high catalytic efficiency.By studying the relationship among catalysts structures,compositions and its catalytic performance,we found that the unique compositions,morphologies and porous structures induced by sulfur addition should be the origin to the catalyst's high ORR performance.

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期刊信息
  • 《中山大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:中山大学
  • 主编:王建华
  • 地址:广州市新港西路135号
  • 邮编:510275
  • 邮箱:xuebaozr@mail.sysn.edu.cn
  • 电话:020-84111990
  • 国际标准刊号:ISSN:0529-6579
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1241/N
  • 邮发代号:46-15
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,广东省优秀科学技术期刊一等奖,《中文核心期刊要目总览》综合性科技类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国动物学记录,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:18509