基于热解ZIF-8的氮掺杂碳电化学氧还原合成过氧化氢催化剂

摘要：

氧气的两电子还原反应(2e-ORR)是绿色、安全的H2O2合成路线.本工作以Zn2+和2-甲基咪唑合成的沸石型咪唑酸框架-8(ZIF-8)为前驱体,通过高温热解炭化,利用ZIF-8中的锌在高温下的可挥发性,制备了非金属氮掺杂石墨化多孔碳材料(p-ZIF),系统考察了 ZIF-8热解炭化温度(900、950和1000℃)对催化剂结构和2e-ORR催化性能的影响.p-ZIF不仅保留了 ZIF-8规整的菱形十二面体形貌,而且氮含量高,拥有高的比表面积和多级孔结构.在酸性条件下的2e-ORR反应中,三个p-ZIF催化剂均显示了较低的过电位和较低的Tafel斜率,而且稳定性良好.其中在H2O2选择性最高的p-ZIF-950催化剂上,过电位为86 mV,H2O2选择性最高可达89.2％.在6 h恒电位反应中,p-ZIF-950催化剂能够以87 mmol·gcat-1·h-1的恒定速率产生H2O2.根据多种表征结果,推测p-ZIF催化剂的孔径尺寸和石墨N含量是影响其2e-ORR催化性能的主要因素.

关键词：过氧化氢、ZIF-8、热解、电催化、氧还原反应

所属期刊栏目：80

分类号：O646;TQ123.6;TM911.4

资助基金：石油化工催化材料与反应工程国家重点实验室中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院开放基金;国家自然科学基金;上海市科委科技基金

在线出版日期：2022-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：772-780