金属卟啉修饰的多孔聚苯胺基氧还原电催化剂

韩洪仨 王彦青 张云龙 丛媛媛 秦嘉琪 高蕊 柴春晓 宋玉江

引用本文: 韩洪仨, 王彦青, 张云龙, 丛媛媛, 秦嘉琪, 高蕊, 柴春晓, 宋玉江. 金属卟啉修饰的多孔聚苯胺基氧还原电催化剂[J]. 物理化学学报, 2021, 37(9): 200801. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008017 shu
Citation:  Han Hongsa, Wang Yanqing, Zhang Yunlong, Cong Yuanyuan, Qin Jiaqi, Gao Rui, Chai Chunxiao, Song Yujiang. Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts Derived from Metalloporphyrin-Modified Meso-/Macroporous Polyaniline[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(9): 200801. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008017 shu

金属卟啉修饰的多孔聚苯胺基氧还原电催化剂

    通讯作者: Yujiang Song, Email: yjsong@dlut.edu.cn; Tel.: +86-411-84986485
  • 基金项目:

    国家重点研发计划(2019YFB1504501), 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT19ZD208, DUT20ZD208), 大连市科技创新基金(2020JJ25CY003)以及中央引导地方科技发展专项资金(2020JH6/10500021)资助项目

摘要: 碳基非金属氧还原(ORR)电催化剂的研究近年来发展迅速,通过掺入杂原子等方法虽获得了一定的ORR活性,但仍需进一步提高。以此类电催化剂为基体,引入更多的活性位点,有可能获得更好的ORR活性。本文首先以带负电荷的SiO2纳米球通过静电作用吸附带正电荷的质子化苯胺分子,再通过聚合反应实现聚苯胺(PANI)对SiO2纳米球的包覆,之后将四甲氧基苯基铁卟啉(FeP)沉积在PANI表面,经高温热解,并去除SiO2模板,得到了一种新型的多孔ORR电催化剂。在0.1 mol·L-1 KOH水溶液中,电催化剂的ORR半波电位达0.843 V (vs.可逆氢电极(RHE)),优于文献报道的大部分碳基非金属ORR电催化剂,与商业Pt/C相近。显著提高的ORR活性可能源于孔结构(平均孔径18 nm,孔容1.1 cm3·g-1)、高比表面积(687.5 m2·g-1)和高氮含量(6.4%)。在加速耐久性测试中,电催化剂的ORR半波电位衰减25 mV,与其它碳基非金属ORR电催化剂相当,且远优于商业Pt/C (衰减74 mV)。另外,电催化剂应用于氢氧根交换膜燃料电池(HEMFC)时的单池峰值功率密度达42 mW·cm-2

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  • 发布日期:  2021-09-15
  • 收稿日期:  2020-08-06
  • 接受日期:  2020-09-02
  • 修回日期:  2020-09-01
  • 网络出版日期:  2020-09-04
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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