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作 者:张赛航 姚赢赢 李钊 邹建新[1,2,3] ZHANG Saihang;YAO Yingying;LI Zhao;ZOU Jianxin(Light Alloy Net Forming National Engineering Research Center-LAF-NERC,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;State Key Laboratory of Metal Matrix Composites,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;Center of Hydrogen Science,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)
机构地区:[1]上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240 [2]上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240 [3]上海交通大学氢科学中心,上海200240
出 处:《材料工程》2025年第3期135-142,共8页Journal of Materials Engineering
基 金:国家重点研发计划项目(2022YFB3803700);国家自然科学基金项目(52171186)。
摘 要:为推动燃料电池的大规模商业化应用,开发高效、稳定和低成本的氧还原(ORR)催化剂具有重要意义。本工作以Fe掺杂ZIF-8为前驱体,通过球磨、高温氩气气氛下煅烧、酸洗后,在氨气气氛下进行二次煅烧,得到Fe-N-C非贵金属催化剂,多种表征手段的结果显示Fe原子均匀分散在氮掺杂的碳骨架上,从而形成丰富的Fe-N_(x)催化活性位点。电化学性能测试结果表明,通过制备工艺和金属比例优化后的Fe-N-C-5%催化剂,在0.1 mol/L HClO_(4)的酸性溶液中表现出优异的ORR活性,半波电位为0.845 V,同时兼具良好的稳定性,在20000次循环后半波电位没有明显下降,这些结果为合理设计非贵金属ORR催化剂提供了有效的策略。To promote the large-scale commercial application of fuel cells,efficient,stable,and low-cost oxygen reduction reaction(ORR)catalysts should be developed.In this study,a Fe-doped ZIF-8 is used as the precursor,and the Fe-N-C non-precious metal catalyst is obtained by ball milling,calcination under a high-temperature argon atmosphere,pickling,and secondary calcination under an ammonia atmosphere.The results of various characterization methods show that Fe atoms are uniformly dispersed on the nitrogendoped carbon framework,thus forming abundant Fe-N_(x) active sites.The electrochemical performance test results show that the Fe-N-C-5% catalyst with optimized preparation process and metal contents exhibits excellent ORR activity in 0.1 mol/L HClO_(4) acidic solution,with a half-wave potential of 0.845 V.Meantime,it has good stability,and the half-wave potential does not drop significantly after 20000 cycles.These results provide an effective strategy for the rational design of precious metal-free ORR catalysts in the future.
关 键 词:氧还原反应 非贵金属催化剂 质子交换膜燃料电池 电催化 金属有机框架材料
分 类 号:TB34[一般工业技术—材料科学与工程] TQ426[化学工程]
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