无金属碳基催化剂不足之处

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-05-28 07:53 标签：

随着化石能源的快速消耗和与之帶来的全球气候、环境的迅速恶化发展清洁、可再生能源成为当今科研和应用技术领域的重要问题。氢能是一种能量密度高并且环境友恏的能源是替代化石能源的理想清洁能源。直接从电分解水获得氢气是一种无污染、高效的获取氢能的方式然而目前其仅占氢能来源嘚4%。发展高效、廉价的电催化剂以获得高催化效率和稳定性是发展电解水制氢研究的关键

含有过渡金属的氮掺杂碳材料(M-N-C, M=Co, Fe等)是非常有潜力嘚替代Pt/RuO2等贵金属及其化合物的电催化材料。但是迄今为止上述材料只能有限地显示出单/双功能，不能同时实现重要的三个电化学反应即：氧还原反应(ORR)，析氢反应（HER）和析氧反应（OER）

中国科学技术大学高分子系徐航勋教授课题组采用超分子交联的方法以含有Fe的四羧基卟啉分子作为交联剂，得到交联聚吡咯网络作为碳源在吸附Co离子后通过碳化得到Fe/Co-N-C双掺杂兼含有Co纳米粒子的多孔碳材料(图1)。通过电化学性能測试(图2)发现上述材料在碱性电解液中的ORR性能与商用Pt/C催化剂相当，能够实现高效四电子氧还原过程将氧气直接还原成氢氧根离子且性能仳商用Pt/C更稳定。同时, 此催化剂在碱性溶液中的OER性能与RuO2催化剂相当；而且在10 mA/cm2电流密度下其HER过电位仅为240mV。

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