还原氧化石墨烯负载球形金属酞菁电催化阴极氧还原反应性能

作者：谭阿敏; 何洋; 刘布雷; 杨正超; 田敏; 张改^*

来源：无机化学学报, 2022, 38(01): 21-30.

• 球形金属酞菁
• 还原氧化石墨烯
• π-π组装
• 氧还原反应
• 仿生电催化

针对阴极氧还原反应(ORR)动力学缓慢和Pt/C类贵金属催化剂成本高等关键难题,我们设计、合成了醛基取代的球形金属酞菁M2Pc2(TA)4(M=Zn、Co、Fe),采用"π-π组装"技术将其负载到还原氧化石墨烯(r GO)上得到复合催化剂M2Pc2(TA)4/r GO,并对其形貌和结构进行表征。结果表明:通过"π-π堆积"作用将球形金属酞菁负载在r GO表面上后,金属酞菁的团聚现象得到明显改善。利用循环伏安法和线性扫描伏安法对材料催化ORR活性进行评价。结果表明:r GO能与球形金属酞菁产生协同效应,促进ORR过程中电子的转移,有效提升电催化活性。机理研究发现催化ORR过程为4电子过程且催化活性与中心金属d电子有关,催化ORR反应活性顺序为Fe2Pc2(TA)4/r GO>Zn2Pc2(TA)4/r GO>Co2Pc2(TA)4/r GO。

• 单位
  西安工业大学; 材料与化工学院