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MOF衍生的Zn/N共摻雜碳催化劑的制備及其電催化性能

白亞峰 楊子恒 馮勇 劉富亮 陳曉濤 常繼瑩

引用本文: 白亞峰, 楊子恒, 馮勇, 劉富亮, 陳曉濤, 常繼瑩. MOF衍生的Zn/N共摻雜碳催化劑的制備及其電催化性能[J]. 無機化學學報, 2021, 37(6): 1055-1061. doi: 10.11862/CJIC.2021.122 shu
Citation:  Ya-Feng BAI, Zi-Heng YANG, Yong FENG, Fu-Liang LIU, Xiao-Tao CHEN, Ji-Ying CHANG. Preparation and Electrocatalytic Performance of Zn/N Co-doped Carbon Catalyst Derived from MOF[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 37(6): 1055-1061. doi: 10.11862/CJIC.2021.122 shu

MOF衍生的Zn/N共摻雜碳催化劑的制備及其電催化性能

    通訊作者: 白亞峰。E-mail: gzmlbyf@163.com
摘要: 氮摻雜碳載非貴金屬氧還原反應(ORR)催化劑已被廣泛研究,以解決燃料電池Pt基催化劑的高成本問題。通過溶劑熱法制備了無定形Zn基金屬有機框架,并進一步經熱處理得到Zn/N共摻雜碳催化劑。測試表明ZnN/C-900催化劑(熱處理溫度為900℃)具有形貌均一的球形特征且比表面積高達961 m2·g-1,N、Zn的原子含量分別為1.6%、5.87%。ZnN/C-900催化劑表現出較高的ORR催化活性及穩定性,在堿性介質中,ZnN/C-900催化劑的起始電位、半波電位和極限電流密度分別為0.955 V、0.855 V和7.10 mA·cm-2,在酸性介質中,ZnN/C-900的起始電位、半波電位和極限電流密度分別為0.882 V、0.649 V和6.01 mA·cm-2,且具有較高的穩定性和抗甲醇中毒性能。

English

  • 燃料電池是一種清潔高效的能源轉化裝置,可轉換效率,如何提升燃料電池陰極氧還原反應以直接將燃料中的化學能轉化為電能。然而,陰極(ORR)的反應速率對于燃料電池的高效運行至關重氧還原反應緩慢的動力學會嚴重阻礙電池的能量要。鉑(Pt)基材料因具有較高的ORR催化效率,作為陰極催化劑被廣泛應用于燃料電池中。但是,Pt基催化劑價格昂貴,不利于燃料電池的大規模推廣應用。更嚴重的是,Pt基催化劑在長時間運行時表現出相對較差的穩定性,嚴重影響燃料電池的輸出性能[1]。為了解決Pt基催化劑存在的這些問題,一種有效的策略是設計、合成非貴金屬催化劑,例如過渡金屬-硫化物、金屬氧化物、碳化物、氮化物、氧氮化物、碳氮化物、雜原子摻雜的碳材料[2-4],以及氮摻雜碳載過渡金屬催化劑(M-N-C催化劑)[5]。

    其中,M-N-C催化劑因其較高的ORR催化活性,受到了廣泛的關注。M-N-C催化劑通常是由含有金屬、氮及碳元素的前驅體熱解形成, 例如Co-N-C催化劑和Fe-N-C催化劑等,這些催化劑往往表現出較高的ORR催化活性,但是Co及Fe元素在熱解過程中容易團聚,導致這種方法制備的催化劑通常含有大量無活性的金屬聚集體,這些金屬聚集體往往不具有ORR催化活性,因而需要進一步進行酸處理[6]。而Zn-N-C催化劑中的Zn元素具有更低的沸點,在前驅體熱處理過程中容易揮發,最終形成大量的微孔結構,可以有效地提升催化劑的比表面積,進而增強ORR催化活性[7-8]。金屬有機框架(MOFs)是一種金屬離子通過配位鍵與有機配體自組裝形成的化合物,以其作為前驅體衍生的非貴金屬催化劑具有較高的ORR催化活性[9]。

    以3,6-二(4-甲基-1H-咪唑基)-1,2,4,5-四嗪(mBIMT)為配體,通過溶劑熱法將mBIMT與Zn進行配位,合成了Zn基金屬有機框架(Zn-MOF),再以Zn-MOF為前驅體進行熱處理,制備了Zn/N共摻雜碳材料,同時考察了其在堿性介質和酸性介質中的ORR催化活性。

    分析純的3,6-雙(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪和4-甲基咪唑購自安耐吉公司?;瘜W純的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈購自國藥試劑有限公司。所有試劑均未進一步純化。

    Zn-MOF的合成方法參照我們前期的工作[10]。首先是mBIMT配體的合成。將8.10 g 3,6-雙(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪和5.46 g 4-甲基咪唑超聲分散在50 mL乙腈中,升溫至50 ℃反應1 h,冷卻后抽濾,并用大量的乙腈、水及二氯甲烷洗滌,置于80 ℃真空干燥箱中干燥24 h,得到mBIMT。

    將mBIMT (0.860 g)與六水合硝酸鋅(0.560 g)溶于DMF中,超聲均勻分散后升溫至145 ℃回流反應1 h,待冷卻至室溫后抽濾,用大量的DMF洗滌沉淀物,最后在100 ℃下真空干燥24 h,得到的棕色固體即為Zn-MOF。

    將Zn-MOF置于高溫管式爐中以5 ℃·min-1的速率升溫至800、900、1 000 ℃,熱處理1 h后,冷卻至室溫,得到Zn/N共摻雜C的ORR催化劑,分別命名為ZnN/C-x(x=800、900、1000)。

    ZnN/C-x催化劑的電化學測試于室溫條件下在CHI760D電化學工作站的三電極系統中進行。使用旋轉圓盤電極(RDE) 作為工作電極,Ag/AgCl(3 mol·L-1 KCl)作為參比電極,在堿性介質(0.1 mol·L-1 KOH)和酸性介質(0.5 mol·L-1 H2SO4)中分別使用Pt絲和石墨棒為工作電極。在氧氣飽和的電解液中,以恒電位0.6 V的計時電流法測試催化劑的抗甲醇中毒、抗CO中毒性能??赡鏆潆姌O(RHE)電位計算公式:ERHE=EAg/AgCl+0.210+0.059pH。循環伏安(CV)測試:在O2飽和0.1 mol·L-1 KOH或0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中進行。在0.1 mol·L-1 KOH中掃描范圍為-0.04~1.36 V(vs RHE,下同),掃速為50 mV·s-1。在0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中的掃描范圍為-0.4~1.4 V,掃速為100 mV·s-1。

    通過J-1ω-1/2的關系曲線,根據Koutecky-Levich(K-L)方程式計算ORR過程中的表觀電子轉移數(n)和相應的動力學電流密度(Jk):

    $ \begin{array}{*{35}{l}} 1/J=1/{{J}_{\text{k}}}+1/\left( B{{\omega }^{1/2}} \right) \\ B=0.2nFA{{v}^{-1/6}}{{c}_{\text{O}}}_{_{\text{2}}}{{D}_{\text{O}}}_{_{\text{2}}}{{~}^{2/3}} \\ \end{array} $

    式中,J為測定的電流密度,Jk為K-L曲線在縱坐標的截距,ω為旋轉速度,B為K-L圖中擬合斜率的倒數,A為玻碳電極的有效面積,F為法拉第常數(F= 96 485 C·mol-1),v為動力學黏度(1.1×10-2 cm2·s-1),cO2(1.2×10-6 mol·cm-2)為O2在0.1 mol·L-1 KOH溶液中的飽和濃度,DO2(1.9×10-5 cm2·s-1)為O2在0.1 mol·L-1 KOH溶液中的擴散系數。當轉速單位為r·min-1時,公式前應取系數0.2。

    Zn-MOF的傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)通過Nicolet 6700分光光度計測試。通過N2吸附-脫附測試(Micromeritics TriStar Ⅱ 3020,77.3 K)表征催化劑的內部結構。使用Brunauer-Emmett-Teller (BET)方法計算比表面積,孔徑分布采用等溫線吸附分支并利用Barrette-Joyner-Halenda (BJH)模型計算。采用X射線衍射儀(XRD,Rigaku/Max-2500PC,Cu 射線(波長0.154 nm),管壓40 kV,管流25 mA,掃描范圍5°~80°,掃描速度3 (°)·min-1,步寬0.01°)得到催化劑的XRD圖。催化劑的X射線光電子能譜(XPS)是在K-Alpha 1063光電子能譜儀(Thermo Fisher Scien-tific)上測試得到,其輻射源為Al ,功率250 W,光管電壓為14 kV。使用掃描電子顯微鏡(SEM,S-4800(JEOL),10 kV)和透射電子顯微鏡(TEM,JEOL-2010,200 kV)觀察樣品形貌。

    Zn-MOF的紅外表征如圖 1a所示。通過與配體mBIMT對比可知,Zn-MOF在688 cm-1處出現了特定的Zn —N吸收峰,表明mBIMT與Zn之間形成了Zn—N配位鍵[11]。圖 1b為Zn-MOF的XRD圖,出現的寬峰表明其形成了特定的無定形MOF結構[12-13],而這種結構往往具有較小的比表面積[14],如圖 1c所示,Zn-MOF的BET比表面積(SBET)僅為4 m2·g-1。圖 1d中Zn-MOF的SEM圖表明其為1.5~2 μm的單分散微球。

    圖 1

    圖 1.  mBIMT配體和Zn-MOF的FT-IR譜圖(a); Zn-MOF的XRD圖(b)、N2吸附-脫附等溫線(c)和SEM圖(d)
    Figure 1.  FT-IR spectra of mBIMT ligand and Zn-MOF (a); XRD pattern (b), N2 adsorption-desorption isotherm (c) and SEM image (d) of Zn-MOF

    ZnN/C-x催化劑的SEM圖和TEM圖表明其在熱處理后基本維持了Zn-MOF的形貌(圖 2a~2c)。ZnN/ C-900催化劑的粒徑尺寸為1.5~2 μm,證明Zn-MOF作為前驅體在熱處理過程中具有很好的穩定性。為了研究ZnN/C-900的晶型結構,對其進行了XRD表征(圖 2d)。XRD圖表明在2θ=23.5°和43°處具有相對強的碳峰,說明ZnN/C-900具有一定的石墨碳結構[15],這有利于ORR過程中的電子傳輸。

    圖 2

    圖 2.  ZnN/C-900的SEM圖(a、b)、TEM圖(c)和XRD圖(d)
    Figure 2.  SEM images (a, b), TEM image (c) and XRD pattern (d) of ZnN/C-900

    比表面積以及孔徑分布對于ORR催化劑活性具有很重要的影響。催化劑的比表面積和孔隙結構特征是通過N2吸附-脫附測試分析獲得。如圖 3所示,3種催化劑的N2吸附-脫附等溫線在低壓力區迅速上升,具有典型的Ⅰ型等溫線特征,其孔隙分布為1~3 nm,證明了ZnN/C-x催化劑具有微孔特性。如表 1所示,ZnN/C-x催化劑的比表面積隨著熱處理溫度的上升逐漸增加,這是由于Zn元素的沸點為907 ℃,熱處理溫度的升高將進一步促使Zn元素的蒸發,從而留下微孔,這有利于催化劑的性能提升,蒸發,從而留下微孔,這有利于催化劑的性能提升,但同時也造成了催化劑中Zn的含量下降,造成活性位點的減少[16]。

    圖 3

    圖 3.  ZnN/C-x的N2吸附-脫附等溫線(a)和孔徑分布曲線(b)
    Figure 3.  N2 adsorption-desorption isotherms (a) and pore size distributions (b) of ZnN/C-x

    表 1

    表 1  ZnN/C-x催化劑的物理化學性質
    Table 1.  Physico-chemical properties of ZnN/C-x catalysts
    下載: 導出CSV
    Sample Atomic fraction/% N content from N1s XPS spectrum/% SBET/(m2·g-1) Pore volume/(cm3·g-1)
    N C O Zn Graphitic-N Zn—Nn Pyridinic-N Pyrrolic-N Total Micro External Total Micro External
    ZnN/C-800 6.25 78.74 8.31 6.7 16.01 25.83 27.63 32.53 795 731 64 0.41 0.35 0.06
    ZnN/C-900 5.87 84.81 7.72 1.6 18.86 23.58 25.86 31.7 961 881 80 0.49 0.44 0.05
    ZnN/C-1000 3.73 90.69 5.26 0.32 32.29 15.84 20.05 31.82 1 482 1 365 117 0.68 0.60 0.08

    催化劑表面的元素組成、鍵合結構和晶體結構對ORR電催化過程具有重要的影響,因此通過XPS對ZnN/C-x催化劑進行分析。圖 4a~4c為ZnN/C催化劑的XPS全譜圖,其主要由Zn(1 022.1 eV)、C (285.0 eV)、O(532.1 eV)和N(401.0 eV)四種元素組成,對N1s譜圖進行鍵合結構分析可知,其高分辨譜圖(圖 4d~4f)中的4個峰分別歸屬于石墨N(401.3 eV)、吡咯N(400.5 eV)、Zn—Nn(399.3 eV) 和吡啶N (398.5 eV),其中石墨N、Zn—Nn和吡啶N對ORR催化起重要的作用[17]。Zn、C、O和N四種元素的原子含量及不同鍵合結構的N含量如表 1所示。由表可知,隨著熱處理溫度的上升,N/Zn元素總含量逐漸下降,其中N1s譜圖中Zn—Nn和吡啶N含量下降,石墨N含量上升。ZnN/C-800、ZnN/C-900和ZnN/C-1000催化劑中N/Zn原子百分含量分別為6.7%/ 6.25%、1.6%/5.87% 和0.32%/3.73%,對ORR起重要作用的N種類(石墨N、Zn—Nn和吡啶N)原子百分含量分別為67.47%、68.3% 和68.18%。對于ZnN/C-x催化劑而言,ZnN/C-800催化劑的N/Zn總含量最高,但由于其比表面積最小,且熱處理溫度低導致存在大量無活性的Zn顆粒,因此表現出的ORR催化活性最差。而ZnN/C-1000催化劑雖然表面積最大,但相比ZnN/C-900催化劑,其活性物質N/Zn含量更低,因此ORR催化性能不如ZnN/C-900催化劑。

    圖 4

    圖 4.  ZnN/C-x的(a~c) XPS全譜圖和(d~f) 高分辨N1s XPS譜圖
    Figure 4.  (a~c) XPS survey spectra and (d~f) high-resolution N1s XPS spectra of ZnN/C-x
    2.3.1   ORR催化活性研究

    ZnN/C-x催化劑的ORR電催化性能通過三電極體系測試得到。由于催化劑在玻碳電極上的負載量會影響催化性能表現,首先對ZnN/C-x催化劑進行了最佳負載量研究。如圖 5a所示,ZnN/C-x催化劑負載量在0.849 mg·cm-2時,催化劑活性最佳。因此,我們選取0.849 mg·cm-2作為ZnN/C-x催化劑的最佳負載量并考察其ORR催化性能。在堿性介質中,相比ZnN/C-800和ZnN/C-1000催化劑,ZnN/C-900催化劑的性能最為優異,其起始電位、半波電位和極限電流密度分別為0.955 V、0.855 V、7.10 mA·cm-2(圖 5b),催化性能優于商業Pt/C催化劑。在酸性介質中,ZnN/C-900催化劑的起始電位、半波電位和極限電流密度分別為0.882 V、0.649 V、6.01 mA·cm-2(圖 5c),相對商業Pt/C催化劑性能較差。

    圖 5

    圖 5.  (a) ZnN/C-900在不同負載量下的LSV曲線; (b) ZnN/C-x和Pt/C催化劑在0.1 mol·L-1 KOH中的LSV曲線; (c) ZnN/C-900和Pt/C催化劑在0.5 mol·L-1 H2SO4中的LSV曲線; ZnN/C-900 (d)在不同轉速下的LSV曲線和(e) K-L圖
    Figure 5.  (a) LSV profiles of ZnN/C-900 with different loads in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution; (b) LSV profiles of ZnN/C-x and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution; (c) LSV profiles of ZnN/C-900 and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.5 mol·L-1 H2SO4 solution; (d) LSV profiles at different rotating speeds and (e) K-L plots of ZnN/C-900 catalyst in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution

    通過ZnN/C-900催化劑在400、900、1 200、1 600、2 000 r·min-1五個不同轉速下的線性掃描伏安法(LSV)曲線判斷催化劑的催化反應過程。選取LSV曲線上的不同電位(0.3~0.7 V)所對應的電流密度,將分別對應的電流密度與轉速構成K-L曲線(-J-1 vs ω-1/2)。如圖 5e所示,不同電位下的K-L曲線表現出良好的線性,且斜率基本一致,說明在不同的電位下單位氧氣分子所轉移的電子數相當。經計算,ZnN/C-900催化劑的n值平均為3.96,表明ZnN/C-900催化劑在ORR催化過程中主要為四電子反應。

    2.3.2   催化劑的穩定性和抗中毒性能研究

    分別通過計時電流法和循環伏安法對ZnN/C-900和Pt/C催化劑進行穩定性考察,如圖 6a、6b所示,在O2飽和的0.1 mol·L-1 KOH溶液中,經過10 000 s計時電流法測試后ZnN/C-900催化劑和Pt/ C催化劑電流分別降低為97.18% 和72.39%;經過10 000次CV循環后,ZnN/C-900催化劑的半波電位衰減13 mV。如圖 6c、6d所示,在O2飽和的0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中,經過10 000 s計時電流法測試的ZnN/C-900催化劑和Pt/C催化劑的電流分別降低為87.86% 和64.15%;經過10 000次CV循環后,ZnN/C催化劑的半波電位衰減64 mV。以上測試表明相比商業Pt/C催化劑,ZnN/C-900具有優異的ORR催化穩定性。

    圖 6

    圖 6.  ZnN/C-900的計時電流曲線(a、c)和10 000次CV循環前后的LSV曲線(b、d); ZnN/C-900的抗甲醇和CO中毒的計時電流曲線(e、f)
    Figure 6.  Current-time chronoamperometric responses (a, c) and LSV curves of ZnN/C-900 before and after 10 000 continuous potential cycles (b, d); Methanol and CO tolerance (e, f) of ZnN/C-900 and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution

    此外,通過計時電流法考察ZnN/C-900催化劑的抗甲醇和抗CO中毒性能,通過對比甲醇和CO加入前后電流的變化,研究甲醇對催化劑性能的影響。如圖 6e、6f所示,在145 s時加入甲醇和CO后,Pt/C催化劑的電流分別降低為72.32% 和5.17%,而ZnN/C-900催化劑的電流密度未發生明顯變化,這表明ZnN/C-900催化劑具有良好的抗甲醇和抗CO中毒性能。

    通過溶劑熱法制備了具有無定形結構特征的Zn-MOF,并進一步熱處理得到ZnN/C-900催化劑,其具有優異的ORR電催化活性。一系列的物理化學表征表明ZnN/C-900催化劑具有較高的比表面積和石墨化特性,有利于催化過程中的電子轉移,較高的石墨N、Zn—Nn和吡啶N含量賦予了ZnN/C催化劑較高的ORR催化活性。此外,ZnN/C催化劑具有較好的穩定性和抗中毒性能,表明ZnN/C作為非貴金屬催化劑有望替代傳統的Pt基催化劑。


    1. [1]

      You B, Jiang N, Sheng M L, Drisdell W S, Yano J, Sun Y J. ACS Catal. , 2015, 5(12): 7068-7076 doi: 10.1021/acscatal.5b02325

    2. [2]

      Karbhal I, Devarapalli R R, Debgupta J, Pillai V K, Ajayan P M, Shelke M V. Chem. Eur. J. , 2016, 22: 7134-7140 doi: 10.1002/chem.201505225

    3. [3]

      Yang L J, Shui J L, Du L, Shao Y Y, Liu J, Dai L M, Hu Z. Adv. Mater. , 2019, 31(13): 1804799 doi: 10.1002/adma.201804799

    4. [4]

      Sahraie N R, Paraknowitsch J P, Goebel C, Thomas A, Strasser P. J. Am. Chem. Soc. , 2014, 136(41): 14486-14497 doi: 10.1021/ja506553r

    5. [5]

      Wang X X, Swihart M T, Wu G. Nat. Catal. , 2019, 2(7): 578-589 doi: 10.1038/s41929-019-0304-9

    6. [6]

      Zhuang L, Zhou S G, Li Y T, Liu T L, Huang D Y. J. Power Sources, 2010, 195(5): 1379-1382 doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.09.011

    7. [7]

      Zhong H X, Wang J, Zhang Y W, Xu W L, Xing W, Xu D, Zhang Y F, Zhang X B. Angew. Chem. Int. Ed. , 2014, 53(51): 14235-14239 doi: 10.1002/anie.201408990

    8. [8]

      Zhang L J, Su Z X, Jiang F L, Yang L L, Qian J J, Zhou Y F, Li W M, Hong M C. Nanoscale, 2014, 6(12): 6590-6602 doi: 10.1039/C4NR00348A

    9. [9]

      Jaouen F, Lefèvre M, Dodelet J P, Cai M. J. Phys. Chem. B, 2006, 110(11): 5553-5558 doi: 10.1021/jp057135h

    10. [10]

      Bai Y F, Yang D G, Yang M, Chen H B, Liu Y J, Li H M. ChemElectroChem, 2019, 6(9): 2546-2552 doi: 10.1002/celc.201900343

    11. [11]

      Yang L J, Tang B B, Wu P Y. J. Mater. Chem. A, 2015, 3(31): 15838-15842 doi: 10.1039/C5TA03507D

    12. [12]

      Bennett T D, Cheetham A K. Acc. Chem. Res. , 2014, 47(5): 1555-1562 doi: 10.1021/ar5000314

    13. [13]

      Zheng F C, He M N, Yang Y, Chen Q W. Nanoscale, 2015, 7(8): 3410-3417 doi: 10.1039/C4NR06321J

    14. [14]

      Bennett T D, Cao S, Tan J C, Keen D A, Bithell E G, Beldon P J, Cheetham A K. J. Am. Chem. Soc. , 2011, 133(37): 14546-14549 doi: 10.1021/ja206082s

    15. [15]

      Li Y L, Jia B M, Fan Y Z, Zhu K L, Li G Q, Su C Y. Adv. Energy Mater. , 2018, 8(9): 1702048 doi: 10.1002/aenm.201702048

    16. [16]

      Guo Z Y, Zhang Z P, Li Z L, Dou M L, Wang F. Nano Energy, 2019, 57: 108-117 doi: 10.1016/j.nanoen.2018.12.009

    17. [17]

      Li J, Chen S G, Yang N, Deng M M, Ibraheem S, Deng J H, Li J, Li L, Wei Z D. Angew. Chem. Int. Ed. , 2019, 58(21): 7035-7039 doi: 10.1002/anie.201902109

  • 圖 1  mBIMT配體和Zn-MOF的FT-IR譜圖(a); Zn-MOF的XRD圖(b)、N2吸附-脫附等溫線(c)和SEM圖(d)

    Figure 1  FT-IR spectra of mBIMT ligand and Zn-MOF (a); XRD pattern (b), N2 adsorption-desorption isotherm (c) and SEM image (d) of Zn-MOF

    圖 2  ZnN/C-900的SEM圖(a、b)、TEM圖(c)和XRD圖(d)

    Figure 2  SEM images (a, b), TEM image (c) and XRD pattern (d) of ZnN/C-900

    圖 3  ZnN/C-x的N2吸附-脫附等溫線(a)和孔徑分布曲線(b)

    Figure 3  N2 adsorption-desorption isotherms (a) and pore size distributions (b) of ZnN/C-x

    圖 4  ZnN/C-x的(a~c) XPS全譜圖和(d~f) 高分辨N1s XPS譜圖

    Figure 4  (a~c) XPS survey spectra and (d~f) high-resolution N1s XPS spectra of ZnN/C-x

    圖 5  (a) ZnN/C-900在不同負載量下的LSV曲線; (b) ZnN/C-x和Pt/C催化劑在0.1 mol·L-1 KOH中的LSV曲線; (c) ZnN/C-900和Pt/C催化劑在0.5 mol·L-1 H2SO4中的LSV曲線; ZnN/C-900 (d)在不同轉速下的LSV曲線和(e) K-L圖

    Figure 5  (a) LSV profiles of ZnN/C-900 with different loads in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution; (b) LSV profiles of ZnN/C-x and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution; (c) LSV profiles of ZnN/C-900 and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.5 mol·L-1 H2SO4 solution; (d) LSV profiles at different rotating speeds and (e) K-L plots of ZnN/C-900 catalyst in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution

    圖 6  ZnN/C-900的計時電流曲線(a、c)和10 000次CV循環前后的LSV曲線(b、d); ZnN/C-900的抗甲醇和CO中毒的計時電流曲線(e、f)

    Figure 6  Current-time chronoamperometric responses (a, c) and LSV curves of ZnN/C-900 before and after 10 000 continuous potential cycles (b, d); Methanol and CO tolerance (e, f) of ZnN/C-900 and Pt/C catalysts in O2-saturated 0.1 mol·L-1 KOH solution

    表 1  ZnN/C-x催化劑的物理化學性質

    Table 1.  Physico-chemical properties of ZnN/C-x catalysts

    Sample Atomic fraction/% N content from N1s XPS spectrum/% SBET/(m2·g-1) Pore volume/(cm3·g-1)
    N C O Zn Graphitic-N Zn—Nn Pyridinic-N Pyrrolic-N Total Micro External Total Micro External
    ZnN/C-800 6.25 78.74 8.31 6.7 16.01 25.83 27.63 32.53 795 731 64 0.41 0.35 0.06
    ZnN/C-900 5.87 84.81 7.72 1.6 18.86 23.58 25.86 31.7 961 881 80 0.49 0.44 0.05
    ZnN/C-1000 3.73 90.69 5.26 0.32 32.29 15.84 20.05 31.82 1 482 1 365 117 0.68 0.60 0.08
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  • 發布日期:  2021-06-10
  • 收稿日期:  2021-01-13
  • 修回日期:  2021-04-14
通訊作者: 陳斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈陽化工大學材料科學與工程學院 沈陽 110142

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