Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的制备及其氧还原电催化性能

• 作者: 张利华 程建华 胡勇有 陈元彩 陈峻峰 黄皖唐
• 来源期刊: 电化学
• 学科: 化学
• 关键词: 铜、氮掺杂多孔碳 煅烧 金属有机骨架化合物 氧还原反应 电催化
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 511-521
• 页数: 11页
• 分类号: O646|TM912
• 语种: 中文
• DOI: 10.13208/j.electrochem.180308

摘要

制备高效、廉价的氧还原(ORR)电催化剂是燃料电池的技术关键.本文采用水热法制备出前驱体金属有机骨架化合物(MOF∶Cu-bipy-BTC,bipy=2,2'-联吡啶,BTC=均苯三甲酸)后,再高温煅烧得到碳基材料MOF-800.采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、氮气吸附/脱附等温线和X射线光电子谱表征了材料的形貌和结构特征;采用线性扫描伏安曲线、i-t曲线等考察了材料的氧还原催化性能.结果表明,与前驱体Cu-bipy-BTC相比,MOF-800含有大量的微孔(0.5～1.3 nm),为铜、氮掺杂多孔碳.MOF-800的电荷转移阻抗为10.6Ω,比Cu-bipy-BTC降低了97.2％,具有优良的导电性.MOF-800具有优异的ORR催化性能,其起始电位约为-0.04 V (vs.Ag/AgCl),其电子转移数接近4.铜、氮掺杂的多孔碳结构导电性好,高含量的吡啶氮、吡咯氮和石墨氮提供了大量催化活性位点(C-N,Cu-Nx),是MOF-800具有高氧还原电催化性能的主要原因.本研究可为煅烧Cu-bipy-BTC制备碳基材料用于燃料电池修饰阴极提供技术支撑与理论依据.