Fe-N共掺杂纳米碳材料的形貌对电化学还原反应的影响

• 作者: 宋平 徐维林 李二岭 杨发 阮明波
• 来源期刊: 电化学
• 学科: 化学
• 关键词: 形貌调节 石墨烯片 竹节碳纳米管 电化学还原反应
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 《二氧化碳电还原》专辑
• 页码范围: 486-496
• 页数: 11页
• 分类号: O646
• 语种: 中文
• DOI: 10.13208/j.electrochem.180942

摘要

众所周知,石墨烯片(GS)和碳纳米管是能源转化和储存应用中有效的催化剂.然而,过渡金属基氮(N)掺杂的体系中经常形成GS和碳纳米管的复合物,使得该体系内的构效关系研究变得十分困难.为了可控制备出含有理想物种的催化剂,作者尝试通过利用氮对碳纳米管生长的效应调节生成产物的形貌.本文中,作者采用一步法制备了一系列Fe-N共掺杂的GS、GS/竹节碳纳米管(BCNTs)复合物及BCNTs催化剂.为了评估碳形貌对催化剂性能的影响,作者采用氧气还原反应(ORR)及二氧化碳还原反应(CO2RR)作为模型反应.电化学测试结果表明,所有的样品当中仅含BCNTs的催化剂表现出最好的ORR活性(起始电位Eonset=1.02 VRHE)及CO2RR活性(CO生成法拉第效率FE∞=91.1％,-0.6 VRHE).进一步的研究表明,优异的活性与独特的BCNTs中存在的缺陷、较大的比表面积、高含量的吡啶N及FeNx相关.该工作加深了作者对形貌相关的ORR及CO2RR过程的认识和理解.