氮掺杂碳原位锚定铜纳米颗粒用于高效氧还原反应催化剂

作者：袁会芳; 张越; 翟兴吾; 胡立兵; 葛桂贤; 王刚; 于锋^*; 代斌^*

来源：电化学(中英文), 2021, 27(06): 671-680.

DOI：10.13208/j.electrochem.200724

• Cu/N-C
• 壳聚糖
• 生物质资源
• 催化剂
• 氧还原反应
• 碳浴法

与贵金属铂基电化学氧还原反应(ORR)催化剂相比,廉价的非贵金属催化剂引起了广泛的关注。本文以壳聚糖作为一种富含氮和碳元素的生物质资源,利用碳浴法成功制备了氮掺杂碳原位负载铜纳米颗粒(Cu/N-C)催化剂。纯壳聚糖碳化得到的样品N-C的比表面积为67.5 m2·g-1、平均孔径0.14 nm、平均孔体积8.00 m2·g-1,与之相比,Cu/N-C比表面积可达607.3 m2·g-1、平均孔径为2.5 nm、平均孔体积为0.40 cm3·g-1。通过密度泛函理论(DFT)进行计算表明,Cu(111)/N-C的自由能值低于N-C,更有利于氧还原催化进行。在0.1 mol·L-1 KOH的介质中,Cu/N-C不仅表现出优异的起始和半波电势(分别为0.96 V和0.84 V),而且还表现出了优异的抗甲醇性能和稳定性,并且Cu元素掺杂量达到1.67wt.%。

• 单位
  化学化工学院; 石河子大学