含氮聚合物基M-N-C型氧還原催化劑的制備及構(gòu)效關(guān)系研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于具有許多優(yōu)點，因而受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，而由于Pt的成本過高，其商業(yè)化發(fā)展一直受到限制。為了降低成本，實現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化，研究人員一直努力開發(fā)新的催化劑以使研究取得突破性進展。其中，陰極氧還原非貴金屬催化劑成為國內(nèi)外的研究熱點。
　　本文采用浸漬法將K4[Fe(CN)6](HCF)摻雜進聚吡咯（PPy）鏈結(jié)構(gòu)中，同時在Bp2000表面原位聚合，制備出Fe-PPy/HCF/C復(fù)合型催化劑前驅(qū)體，

2、再將前驅(qū)體高溫?zé)崽幚恚苽涑隽艘环N新型的氧還原非貴金屬催化劑，即Fe-PPy/HCF/C催化劑。并對制備的催化劑進行了保護氣氛、熱處理溫度、摻雜量等條件的優(yōu)化。結(jié)果表明，在N2氣氛下900℃熱處理、當K4[Fe(CN)6]與吡咯（Py）的質(zhì)量比為1:5時，催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)異的電化學(xué)活性。元素分析及Raman測試顯示，摻雜能夠有利于材料N元素的提高，對催化劑的電化學(xué)活性有較大的影響。
　　采用苯胺對酚醛樹脂進行改性，合成苯胺酚醛樹脂

3、。之后利用一步合成法合成具有有序多級孔結(jié)構(gòu)的非貴金屬Fe-N-C催化劑。采用元素分析、TEM等測試方法對催化劑的元素含量結(jié)構(gòu)形貌進行分析，通過循環(huán)伏安法和線性掃描伏安法對催化劑的氧還原催化性能進行測試，并對催化劑進行穩(wěn)定性測試。結(jié)果表明，當催化劑中Fe含量為7％、苯胺摻入量為2.5g時，表現(xiàn)出最優(yōu)性能，其起始電勢達到0.87V，半波電勢達到0.67V。元素分析顯示苯胺的摻入能夠顯著提高催化劑中N的含量，從而能夠提高催化劑的活性。經(jīng)過10