镍基MOF衍生Ni@PC用于氧还原催化性能研究

作者：张博超; 曹祖宝; 龙雪颖; 李思祎; 张亚婷

来源：化工新型材料, 2023, 51(S1): 157-161.

DOI：10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2023.S1.029

• 多孔碳
• 镍掺杂
• 金属有机框架
• 燃料电池
• 氧还原反应

开发高效、低成本的非贵金属氧还原催化剂是提高燃料电池效率的关键。以六水合硝酸镍和二甲基咪唑作为金属源和氮源，制备Ni-MOF前驱体，并采用低温热解法合成了纳米棒状镍掺杂多孔碳(Ni@PC)复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和物理吸附仪等多种表征手段，对催化剂进行形貌和结构表征。利用旋转圆盘电极技术测试了其氧还原催化性能。结果表明：Ni@PC呈现三维交错的纳米棒状，其比表面积为178.7m2/g,具有介孔结构。在0.1mol/L KOH电解液中，Ni@PC的氧还原起始电位为0.89V(vs RHE),其极限电流密度可达4.91mA/cm2,在动力学电位区，Ni@PC的Tafel斜率为64mV/dec,氧气分子在Ni@PC催化剂上以四电子机理反应还原成水，该催化剂具有优异的耐久性和抗甲醇稳定性。因此，Ni@PC有望替代商业Pt/C催化剂，在能源领域具有广阔的应用前景。

• 单位
  中国科学院地球环境研究所; 西安科技大学