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吡咯/炭黑氧化物復合氧陰極材料的制備及催化性能

孫珊 劉桎東 刁鵬

孫珊, 劉桎東, 刁鵬. 吡咯/炭黑氧化物復合氧陰極材料的制備及催化性能[J]. 工程科學學報, 2019, 41(2): 216-223. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008
引用本文: 孫珊, 劉桎東, 刁鵬. 吡咯/炭黑氧化物復合氧陰極材料的制備及催化性能[J]. 工程科學學報, 2019, 41(2): 216-223. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008
SUN Shan, LIU Zhi-dong, DIAO Peng. Preparation and catalytic studies of pyrrole-doped carbon black oxide cathode materials for oxygen reduction reactions[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(2): 216-223. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008
Citation: SUN Shan, LIU Zhi-dong, DIAO Peng. Preparation and catalytic studies of pyrrole-doped carbon black oxide cathode materials for oxygen reduction reactions[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(2): 216-223. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008

吡咯/炭黑氧化物復合氧陰極材料的制備及催化性能

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.008
詳細信息
    通訊作者:

    刁鵬, E-mail: buaa_eclab@163.com

  • 中圖分類號: O643.3

Preparation and catalytic studies of pyrrole-doped carbon black oxide cathode materials for oxygen reduction reactions

More Information
  • 摘要: 氧還原反應(ORR) 是堿性燃料電池和金屬-空氣電池的重要陰極反應.由于常見的鉑基氧陰極材料存在價格昂貴、穩定性較低等問題, 因此, 開發低成本、高效率的非貴金屬基氧陰極材料具有重要的研究意義和應用價值.氮摻雜碳材料是目前氧陰極材料研究的熱點, 炭黑中碳原子的排列方式類似于石墨, 由于其價格低廉、來源廣泛, 在碳材料的研究中具有獨特的優勢.本文基于炭黑, 采用化學法制備了氮摻雜炭黑氧陰極材料, 研究了其氧還原反應催化活性, 并進行了相關表征.結果顯示炭黑-吡咯復合材料具有極好的氧還原反應活性, 700℃熱處理后性能最優, 在1 mol·L-1KOH中其起峰電位約為0. 9 V, 極限擴散電流密度為2. 6 m A·cm-2, 轉移電子數高于3. 5, 這些特性使得這類材料具有廣闊的應用前景.

     

  • 圖  1  rCBO的掃描電鏡照片(a) 和透射電鏡照片(b)

    Figure  1.  SEM images (a) and TEM images (b) of rCBO

    圖  2  炭黑氧化物紫外-可見光光譜

    Figure  2.  UV-Vis spectrum of rCBO

    圖  3  rCBO及rCBO-Pyrrole的X射線光電子能譜全譜

    Figure  3.  XPS spectra of rCBO and rCBO-Pyrrole

    圖  4  rCBO和rCBO-Pyrrole的比表面積測試曲線. (a) rCBO的等溫吸附曲線; (b) rCBO-Pyrrole的等溫吸附曲線; (c) rCBO的孔徑分布曲線; (d) rCBO-Pyrrole的孔徑分布曲線

    Figure  4.  BET curves of rCBO and rCBO-Pyrrole: (a) N2sorption isotherm of rCBO; (b) N2sorption isotherm of rCBO-Pyrrole; (c) pore size distri-bution of rCBO; (d) pore size distribution of rCBO-Pyrrole

    圖  5  rCBO、rCBO-Pyridine、rCBO-Pyrrole的循環伏安法曲線

    Figure  5.  CV curves of rCBO, rCBO-Pyridine, and rCBO-Pyrrole

    圖  6  rCBO-Pyrrole不同熱處理溫度下的CV曲線(a) 以及對應的起峰電位和峰電位比較(b)

    Figure  6.  CV curves (a) of rCBO-Pyrrole after different heat treatments and corresponding comparison (b) of onset potentials and peak potentials

    圖  7  rCBO-Pyrrole不同負載量對應的CV曲線(a) 以及對應的起峰電位和峰電位比較(b)

    Figure  7.  CV curves (a) of rCBO-Pyrrole with different loadings; corresponding comparison (b) of onset potentials and peak potentials

    圖  8  轉速1600 r·min-1條件下不同氧陰極材料旋轉圓盤電極測試結果

    Figure  8.  RDE curves of different cathode materials at 1600 r·min-1ro-tation rate

    圖  9  不同氧陰極材料轉移電子數比較

    Figure  9.  Electron transfer numbers of different cathode materials

    表  1  實驗儀器

    Table  1.   Apparatus

    儀器 型號 生產廠家
    電子天平 AL204 梅特勒-托利多儀器(上海)公司
    磁力加熱攪拌器 78-1 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司
    高速離心機 CT14D 上海天美科學儀器有限公司
    電熱恒溫鼓風干燥箱 DHG-9076A 上海浦東榮豐科學儀器有限公司
    恒溫加熱磁力攪拌器 DF-101K 鄭州恒巖儀器有限公司
    超聲波清洗器 KQ-100KDE 昆山市超聲儀器有限公司
    紫外可見光分光光度計 UV2600 北京博遠祥德科學儀器有限公司
    電化學工作站 CHI 750D 上海辰華儀器公司
    旋轉圓盤電極附件 RDE 710 Gamary
    下載: 導出CSV

    表  2  化學試劑

    Table  2.   Chemical reagents

    試劑 生產廠家
    炭黑 天津金秋實化工有限公司
    硝酸鈉 天津市津科精細化工研究所
    高錳酸鉀 北京化工廠
    30%(質量分數)過氧化氫 北京化工廠
    硫酸 北京化工廠
    鹽酸 北京化工廠
    碳酸氫鈉 北京化工廠
    氫氧化鉀 北京化工廠
    EDTA二鈉鹽 廣東市金華大化學試劑有限公司
    丙三醇 北京化工廠
    異丙醇 北京化工廠
    Nafion Alfa Aesar
    氨水 北京化工廠
    吡啶 Alfa Aesar
    吡咯 Alfa Aesar
    三聚氰胺 北京化工廠
    六次甲基四胺 北京化工廠
    乙醇 北京化工廠
    下載: 導出CSV
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  • [1] Tang Z Y, Song S D, Liu J H. Progress on electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cell. Chin J Power Sources, 2003, 27(1): 58 doi: 10.3969/j.issn.1002-087X.2003.01.018

    唐致遠, 宋世棟, 劉建華. 質子交換膜燃料電池電極催化劑的研究進展. 電源技術, 2003, 27(1): 58 doi: 10.3969/j.issn.1002-087X.2003.01.018
    [2] Wei Z D. Advances of the catalytic performance enhancement for proton exchange membrane fuel cells. Chem Ind Eng Prog, 2016, 35(9): 2629 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGJZ201609001.htm

    魏子棟. 質子交換膜燃料電池催化劑性能增強方法研究進展. 化工進展, 2016, 35(9): 2629 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGJZ201609001.htm
    [3] Sharaf O Z, Orhan M F. An overview of fuel cell technology: fundamentals and applications. Renewable Sustainable Energy Rev, 2014, 32: 810 doi: 10.1016/j.rser.2014.01.012
    [4] Shao M H. Catalysts for fuel cells//Summary of the 29th Annual Conference of the Chinese Chemical Association. Beijing, 2014: 48

    邵敏華. 燃料電池催化劑//中國化學會第29屆學術年會摘要集. 北京, 2014: 48
    [5] Zha Q X. Introduction of Electrode Process Kinetics. 3rd Ed. Beijing: Science Press, 2002

    查全性. 電極過程動力學導論. 3版. 北京: 科學出版社, 2002
    [6] Yang L J, Zhao Y, Chen S, et al. A mini review on carbon-based metal-free electrocatalysts for oxygen reduction reaction. Chin J Catal, 2013, 34(11): 1986 doi: 10.1016/S1872-2067(12)60713-X
    [7] Cheng F Y, Chen J. Metal-air batteries: from oxygen reduction electrochemistry to cathode catalysts. Chem Soc Rev, 2012, 41(6): 2172 doi: 10.1039/c1cs15228a
    [8] Holby E F, Choudhury S, Zelenay P. Non-PGM ORR catalyst active-site screening. ECS Meeting Abstracts, 2015: 1280
    [9] Hummers Jr W S, Offeman R E. Preparation of graphitic oxide. J Am Chem Soc, 1958, 80(6): 1339 doi: 10.1021/ja01539a017
    [10] Zhao A Q, Masa J, Xia W, et al. Spinel Mn-Co oxide in N-doped carbon nanotubes as a bifunctional electrocatalyst synthesized by oxidative cutting. J Am Chem Soc, 2014, 136(21): 7551 doi: 10.1021/ja502532y
    [11] Fleurier R, Lauret J S, Lopez U, et al. Transmission electron microscopy and UV-vis-IR spectroscopy analysis of the diameter sorting of carbon nanotubes by gradient density ultracentrifugation. Adv Funct Mater, 2009, 19(14): 2219 doi: 10.1002/adfm.200801778
    [12] Biesinger M C, Payne B P, Grosvenor A P, et al. Resolving surface chemical states in XPS analysis of first row transition metals, oxides and hydroxides: Cr, Mn, Fe, Co and Ni. Appl Surf Sci, 2011, 257(7): 2717 doi: 10.1016/j.apsusc.2010.10.051
    [13] Eisenberg D, Stroek W, Geels N J, et al. A simple synthesis of an N-doped carbon ORR catalyst: hierarchical micro/meso/macro porosity and graphitic shells. Chem Eur J, 2016, 22(2): 501 doi: 10.1002/chem.201504568
    [14] Zhao P, Rusli E, Xia J H, et al. Study of carbon in thermal oxide formed on 4H-SiC by XPS. Mater Sci Forum, 2005, 483-485: 653 doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.483-485.653
    [15] Pan F M, Stair P C, Fleisch T H. Chemisorption of pyridine and pyrrole on iron oxide surfaces studied by XPS. Surf Sci, 1986, 177(1): 1 doi: 10.1016/0039-6028(86)90253-0
  • 加載中
圖(9) / 表(2)
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  • 收稿日期:  2018-01-21
  • 刊出日期:  2019-02-01

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