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新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(英文)
  • 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] O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:湖南大学化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙410082
  • 相关基金:长江学者和创新团队发展计划(IRT1238)及国家自然科学基金(21275041,J1210040,J1103312)资助项目
中文摘要:

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO_2复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO_2复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO_2,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明:HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。

英文摘要:

A new methanol-tolerant oxygen reduction electrocatalyst,nitrogen-doped hollow carbon microspheres@platinum nanoparticles hybrids(HNCMS@PtNPs),has been synthesized by a facile template route.In brief,PtNPs were loaded on the surface of NH2-functionalized SiO_2microspheres(PtNPs/SiO_2).Then,the PtNPs/SiO_2 hybrids were wrapped by polydopamine(PDA) film.After direct carbonization of PDA-wrapped PtNPs/SiO_2 hybrids under a nitrogen atmosphere and further treatment in a hydrofluoric acid solution,PtNPs embedded within nitrogen-doped hollow carbon microsphere(HNCMS) were obtained and labeled as HNCMS@PtNPs.Scanning electron microscopy,transmission electron microscopy,X-ray diffraction,Raman spectroscopy,specific surface area analysis,and X-ray photoelectron spectroscopy were used to characterize the HNCMS@PtNPs hybrids.The electrochemical properties of the HNCMS@PtNPs hybrids for oxygen reduction reaction have also been investigated by cyclic voltammetry and linear sweep voltammetry.The results show that the Pt loading mass in the HNCMS@PtNPs hybrids is up to 11.9%(w,mass fraction).Furthermore,the as-prepared HNCMS@PtNPs catalyst exhibits good electrocatalytic activity,high stability,and excellent methanol-tolerance toward oxygen reduction reactions,implying potential applications in practical direct methanol fuel cells(DMFCs) as methanol-tolerant cathodic catalysts.

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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