三明治納米結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)筑實(shí)現(xiàn)Fe-N基催化劑酸性環(huán)境下高效電催化氧還原

編號(hào)：NMJS08873

篇名：三明治納米結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)筑實(shí)現(xiàn)Fe-N基催化劑酸性環(huán)境下高效電催化氧還原

作者：劉凌云 盧婷靜 施想 王志波 李川 訾振發(fā)

關(guān)鍵詞： 三明治納米結(jié)構(gòu) Fe-N基催化劑 酸性環(huán)境下氧還原電催化 長(zhǎng)期耐受性 電催化

機(jī)構(gòu)： 合肥師范學(xué)院物理與材料工程學(xué)院

摘要： 開發(fā)具有高活性和高穩(wěn)定性的非貴金屬酸性環(huán)境下氧還原反應(yīng)的催化劑對(duì)規(guī)模化發(fā)展高效質(zhì)子交換膜燃料電池具有重要意義,但也非常具有挑戰(zhàn)性。本文提出了一種快捷的濕化學(xué)吸附、熱解和后蝕刻策略,有效地將Fe團(tuán)簇鑲嵌在兩個(gè)氮摻雜碳(NC)層之間形成具有三明治夾心的NC/Fe/NC殼層,顯著提升了Fe-N基催化劑酸性環(huán)境下的氧還原反應(yīng)性能.所合成的中空夾層NC/Fe/NC催化劑可以在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)活性,具有0.92V的良好起始電位和高達(dá)5.1mA/cm2的擴(kuò)散極限電流密度.此外,三明治結(jié)構(gòu)的NC/Fe/NC催化劑在酸性環(huán)境下具有很強(qiáng)的甲醇耐受性和出色電化學(xué)穩(wěn)定性,是極具潛力的高效質(zhì)子交換膜燃料電池氧還原催化劑.同步輻射表征結(jié)合X射線光電子能譜分析表明,NC/Fe/NC催化劑的NC/Fe/NC三明治殼層中存在大量的Fe-N化學(xué)鍵和強(qiáng)的界面電子耦合作用,其對(duì)催化劑電化學(xué)活性和耐腐蝕性的提升有很大幫助,是NC/Fe/NC催化劑酸性環(huán)境下高氧還原性能的根本來源。