ZIF-67/石墨烯复合物衍生的氮掺杂碳限域Co纳米颗粒用于高效电催化氧还原

摘要：

燃料电池阴极氧还原(ORR)催化剂目前主要以商业Pt/C为主,其高成本和稀缺性极大地限制了燃料电池的广泛应用.为了替代Pt/C催化剂,廉价高效的非贵金属催化剂目前受到了广泛的研究和关注.利用氧化石墨烯(GO)为诱导模板,借助表面丰富的含氧官能团,实现了Co基金属有机框架材料(MOF)(ZIF-67)在GO表面的原位生长,构筑了ZIF-67/GO层状复合材料.热解过程中,石墨烯的存在有效抑制了Co纳米颗粒的团聚,并且很好地维持了原始的层状结构.最终获得的Co@N-C/rGO复合催化剂材料实现了活性位的高度分散,并且具有丰富的孔结构和优异的导电性能.在电化学性能测试中Co@N-C/rGO表现出优异的ORR性能,其起始电位为0.96 V,半波电位0.83 V,远优于ZIF-67直接热解得到的Co@N-C材料,且性能与商业Pt/C催化剂相当.此外,Co@N-C/rGO复合催化剂还表现出良好的催化稳定性和甲醇耐受性,显示出该材料作为燃料电池氧还原催化剂的重要潜力.

关键词：金属有机框架材料、氮掺杂碳、石墨烯、电催化、氧还原反应

所属期刊栏目：80

分类号：O643.36;TM911.4;TB383

资助基金：科技部重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1084-1090,中插59-中插67