热处理碳载Fe-三聚氰胺和Fe-g-C3N4催化剂氧还原催化性能.pdf

物理化学学~：(WuliHuaxueXuebao1 792 ActaP矗 ．一Chim．Sin．2013，29(4)，792—798 April [Article] doi：10．3866／PKU．WHXB201302221 WWW．whxb．pku．edu．cn 热处理碳载Fe·三聚氰胺及Fe·g-C3N4催化剂的氧还原催化性能 李 赏 王家堂 陈锐鑫 赵 伟 钱 柳 潘 牧 (武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，武汉430070) 摘要： 分别以三聚氰胺和三聚氰胺的聚合物为配体，采用浸渍法合成了两种氧还原反应(ORR)催化剂Fe．N／ c(1)和Fe。NC／(2)．通过×射线衍射光谱 (XRD)、X射线光电子能谱 (xPS)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试 对催化剂的成分、形貌和电催化性能进行了表征．结果表明，以三聚氰胺聚合物为配体制备的FeN／C具有更高 的ORR催化活性．在高温热处理过程中，催化剂表面能形成更多的石墨N活性点，是其ORR性能提高的重要 原因． 关键词： 三聚氰胺：非贵金属催化剂： 氧还原反应：石墨N：质子交换膜燃料电池 中图分类号： 0643 CatalyticPerformanceofHeat—TreatedFe·Melamine／CandFe-g-C3NdC EIectrocataIystsforOxygenReductionReaction LIShang WANG Jia-Tang CHEN Rui—Xin ZHAOWei QIANLiu PAN Mu (StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing,WuhanUniversityofTechnoloyg Wuhan43007PR．China) Abstract：Melamineanditspolymer(g—C3N4)wereusedasligandstoprepareFe-N／Celectrocatalystsfor theoxygenreductionreaction (ORR)byanimpregnationmethod．Thecomposition，morphologyand electrocatalyticactivityofthecatalystswerecharacterizedbyX-raydi仟ractionfXRD)，X．rayphotoelectron spectroscopy(XPS)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，andelectrochemicalmeasurements．The Fe-N／C catalystusing g-C3N4asa complex ligand showed higheractivity intheORR thanthatwith melamine．TheformationofquaternaryN activesitesontheSUrfaceofthecatalystduringheattreatment helpstoimprovetheirperformanceintheORR． KeyWords： Melamine； Non—noblemetalelectrOcata』yst： Oxygenreductionreaction； GraphiticN Protonexchangemembranefuelcell 1 引 言 是降低PEMFC成本的根本途径． 使用质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以高效清