多巴胺為前驅(qū)體過渡金屬與N共同摻雜的碳納米管催化劑ORR性能研究

編號(hào)：CPJS05225

篇名：多巴胺為前驅(qū)體過渡金屬與N共同摻雜的碳納米管催化劑ORR性能研究

作者：楊建[1,3] ;牛麗紅[2] ;張治軍[1]

關(guān)鍵詞：聚多巴胺 過渡金屬摻雜 多壁碳納米管 氧還原反應(yīng)

機(jī)構(gòu)： [1]河南大學(xué)納米材料工程研究中心,河南開封457000; [2]河南大學(xué)特種功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南開封457000; [3]中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅

摘要： 采用多巴胺的自氧化聚合在多壁碳納米管表面進(jìn)行聚合沉積修飾，經(jīng)熱處理可得到氮摻雜的碳納米管催化劑，通過調(diào)整沉積次數(shù)可控制表面聚多巴胺C-N膜的厚度，從而調(diào)控N的摻雜量．研究沉積次數(shù)對(duì)多壁碳納米管催化劑表面形貌、化學(xué)組成及原子結(jié)合形態(tài)的影響，并考察N摻雜的多壁碳納米管催化劑的氧還原反應(yīng)活性．在此基礎(chǔ)上，用多巴胺配合Mn、Fe離子進(jìn)行共同聚合沉積，熱處理后得到Mn（Fe）、N共同摻雜的多壁碳納米管催化劑，對(duì)催化劑進(jìn)行了多種測(cè)試和電化學(xué)表征．循環(huán)伏安和線性掃描的電化學(xué)表征表明，N摻雜可有效提高催化劑的氧還原反應(yīng)（ORR）活性，C-N膜的厚度會(huì)影響催化劑性能，Mn（Fe）-N@MWCNTs催化劑的氧還原活性高于只有N摻雜的催化劑，兩種催化劑氧還原反應(yīng)均為4電子反應(yīng)路徑，可直接將氧氣還原成H2O，且Fe．N@MWCNTs催化劑表現(xiàn)出較好的抗甲醇能力．SEM照片可以看到聚多巴胺在碳納米管表面形成C-N膜；Raman分析表明聚多巴胺沉積后提高了催化劑表面的無序性，缺陷增多；XPS表征顯示過渡金屬的摻雜改變了CNx的結(jié)合狀態(tài)．