質子交換膜燃料電池陰極過渡金屬催化劑的制備與表征.pdf

1、由于零排放和高的轉換效率，質子交換膜燃料電池(PEMFC)被認為是最具有前景的能量轉換裝置。目前最有效的燃料電池催化劑是高分散的納米級鉑顆粒，為了改進鉑顆粒的活性以及提高其利用率，通常將其負載在碳顆粒上。但是由于鉑資源非常缺乏并且價格昂貴，鉑催化劑的使用極大的限制了質子交換膜燃料電池的商業(yè)化。本文以三聚氰胺為配體，BP2000為碳載體，硫酸亞鐵銨為鐵源，采用漬浸法和球磨法相結合的方式合成FeN/C的催化劑前驅體，然后分別在氨氣和氬氣中進

2、行熱處理，優(yōu)化最佳的熱處理溫度以及處理氣氛，以及將三聚氰胺自聚合產物作為配體合成催化劑Fe-N/C。利用XRD、XPS、TD、FEIR對催化劑進行結構表征，用LSV、CV對催化劑的催化性能進行電化學測試，研究結果表明：
　　 (1)在熱處理溫度為700℃，氣氛為氨氣時，含鐵量為5％wt時制得到的催化劑FeN/C具有最佳的催化活性，還原電流為7.38 mA/cm2@-0.1V(vs.RHE)。
　　 (2)制得的FeN/C

3、催化劑的氧還原反應的電子轉移數(shù)為3.7，說明反應是二電子和四電子混和的過程，其中以四電子反應為主。
　　 (3)配體在熱解過程中會發(fā)生結構的破環(huán)，形成一些含有碳氮的碎片，這些碎片有可能在熱處理的過程中形成催化劑的活性位。
　　 (4)以三聚氰胺聚合的產物為配體合成的催化劑在氬氣下熱處理得到的催化劑具有比未經聚合的三聚氰胺合成的催化劑更好的氧還原活性?？赡苁乔罢弑Ａ袅烁嗟奶嫉钚晕?。
　　 (5)對FeN/C和F