基于金屬配合物的催化劑制備及其氧還原-析出性能.pdf

1、氧氣還原反應(yīng)(ORR)和氧氣析出反應(yīng)(OER)是許多能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核心反應(yīng)。發(fā)展高效廉價(jià)的氧氣還原和氧氣析出催化劑對(duì)這些能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的商業(yè)化起至關(guān)重要的作用。本文合成了一些了金屬配合物及其衍生物催化劑，主要采用XRD、XPS、FT-IR、TEM、N2吸附-脫附、TG、Raman等表征了催化劑的結(jié)構(gòu)，并且在堿性電解質(zhì)中研究了催化劑的ORR和OER性能。
　　采用水熱法合成了不同Co/Fe摩爾比的Co-Fe/MIL-101

2、(Cr)催化劑。負(fù)載Co/Fe后的樣品比不負(fù)載改性的樣品在堿性電解質(zhì)里表現(xiàn)出更好的OER/ORR雙功能活性，并且活性的提高是與樣品的比表面積、孔徑、樣品表面的金屬的種類是有關(guān)系的。所有樣品中80Co-20F e/MIL-101(Cr)樣品具有最好的OER活性，0.9 V(vs.Ag/AgCl)時(shí)電流密度高達(dá)36.5 mA·cm-2;50Co-50Fe/MIL-101(Cr)樣品的ORR活性最好，在-0.3 V時(shí)電流密度為-1.85 mA

3、·cm-2，并且具有良好的ORR穩(wěn)定性，在50000s時(shí)，催化劑的ORR活性保持率約為82％。
　　以硝酸鈷為金屬鹽，以2-甲基咪唑?yàn)榕潴w通過簡(jiǎn)單的配位合成前驅(qū)體，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下熱處理制備衍生物催化劑。經(jīng)過氮化處理，樣品的OER/ORR雙功能催化活性和穩(wěn)定都有很大的提高。其中900℃下處理得到的衍生物具有最好的OER活性，0.9 V(vs.Ag/AgCl)時(shí)電流密度高達(dá)98.06 mA·cm-2;700℃下處理得到的衍生物具有最

4、好的ORR活性，起始電位為0.020 V，在-0.3 V時(shí)已經(jīng)達(dá)到了極限電流密度其值為-4.15 mA·cm-2。在700℃下得到的具有最好的雙功能催化活性，并且具有很好OER/ORR穩(wěn)定性能。衍生物催化活性和穩(wěn)定性的提高，是因?yàn)楸簾笫骨绑w內(nèi)部的鈷還原為金屬鈷和一些碳結(jié)構(gòu)的生成，促進(jìn)樣品的雙功能催化活性和穩(wěn)定性。
　　以Co/Zn摩爾比為3∶2，以2-甲基咪唑?yàn)榕潴w合成的金屬配合物為前體，前體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒合成了衍生樣品。經(jīng)過

5、氮化處理，樣品的OER/ORR雙功能催化活性和穩(wěn)定都有很大的提高。其中700℃下處理得到的衍生物具有最好的OER/ORR雙功能催化活性，0.9V(vs.Ag/AgCl)時(shí)電流密度高達(dá)100.71 mA·cm-2，起始電位為-0.085V，在-0.3 V時(shí)已經(jīng)達(dá)到了極限電流密度其值為-4.93mA·cm-2。在700℃下得到的具有最好的雙功能催化活性，并且具有較為很好OER/ORR穩(wěn)定性能。衍生物催化活性和穩(wěn)定性的提高，是因?yàn)楸簾笫骨绑w