酞菁钴催化剂载体表面含氮官能团对其在燃料电池中氧还原性能的影响

作者：黄文姣; 张浩宇; 胡硕真; 钮东方^*; 张新胜^*

来源：Acta Chimica Sinica, 2018, 76(09): 723-728.

• 非贵金属催化剂
• 酞菁钴
• 纳米碳管
• 燃料电池
• 电催化氧还原

以酞菁钴为催化剂,纳米碳管为载体,分别通过超声法和四氢呋喃法混合分散,并在氮气氛围高温热处理制备了两种酞菁钴催化剂.热重分析(TGA)结果显示超声法制备的酞菁钴催化剂(CoPc-CNT-S)含钴的质量分数为8.1 wt%,四氢呋喃混合法制备的酞菁钴催化剂(CoPc-CNT-R)含钴的质量分数为7.0 wt%.X射线光电子谱(XPS)结果显示CoPc-CNT-R催化剂的含氮量是CoPc-CNT-S催化剂的两倍多,且两种催化剂含氮官能团的种类及比例不同.相比较而言,CoPc-CNT-S表面有更多的吡咯型氮.将两种催化剂应用于混合酸碱燃料电池中发现:CoPc-CNT-S对电催化氧还原有较高的活性和稳定性,将CoPc-CNT-S作为燃料电池的阴极催化剂分别工作5 h和15 h后,电荷转移电阻相对CoPc-CNT-R为阴极催化剂时均较低.原因可能是相近比例的吡啶型N和吡咯型N的协同作用有利于电催化氧还原.

• 单位
  华东理工大学; 化学工程联合国家重点实验室