氧化铁/氮掺杂碳纳米管催化剂的制备与氧还原性能研究

摘要：

目的 探索非贵金属作为燃料电池阴极催化剂的氧还原性能.方法 采用磁控溅射的方法,在N2/Ar工作气氛中,将Fe溅射到碳纳米管阵列表面,同时将氮掺入样品中,然后在不同温度下退火制备氮掺杂碳纳米管负载氧化铁(Fe2O3/N-CNT)的氧还原催化剂.采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对样品的形貌、结构和成分进行分析.通过电化学测试研究样品的氧还原催化性能,并对样品的催化反应动力学进行研究.结果 退火温度对样品的形貌和氧还原催化性能具有显著影响,样品的氧还原催化活性随着退火温度的升高先增强后显著下降.其中450℃退火的样品表现出最佳的催化性能,该样品在0.1 mol/L KOH溶液中的起始电位和峰电位分别为0.715 V和0.6 V,电子转移数在3.3~3.6之间.结论 Fe2O3/N-CNT具有较好的氧还原催化活性,其中吡啶氮是可能的氧还原催化活性位点.实验中催化剂的制备方法简便且成本低廉,是一种有望替代Pt基贵金属的电催化材料.

关键词：氧还原、磁控溅射、碳纳米管、氧化铁、氮掺杂

所属期刊栏目：46

分类号：TG174.44(金属学与热处理)

资助基金：上海市自然科学基金16ZR1423500 Suported by the Natural Science Fundation of Shanghai 16ZR1423500

在线出版日期：2017-07-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：189-195