钴，氮共掺杂多孔炭用于高性能氧还原电催化剂（英文）

来源期刊：新型炭材料2021年第1期

论文作者：张晶 宋良浩 赵晨妃 殷秀平 赵玉峰

文章页码：209 - 218

关键词：氧还原;ORR催化剂;多孔炭;炭球;氮掺杂;

摘    要：钴和氮共掺杂炭催化剂（Co-NC）,由于成本低廉和资源丰富而备受关注,但其低的氧还原反应（ORR）活性和对氧气的双电子（2e-）还原生成H2O2的高选择性,进一步影响了其在燃料电池中的应用。因此,Co-NC催化剂是通过在650、750和850℃下热解Co Cl2和壳聚糖的混合物（用Zn Cl2预处理）,然后用HNO3洗涤并在900℃下退火而制备。结果表明,Zn Cl2有利于壳聚糖与Co2+的络合,同时也是造孔的化学活化剂。此外,退火会导致通过碳热还原锌离子形成球形Zn金属纳米颗粒蒸发,从而形成Co-NC催化剂独特的多孔结构,其球形孔填充了球形炭纳米颗粒,而球形炭纳米颗粒在Co催化过程中氮掺杂炭生长而形成。在Co催化下,催化剂的石墨化度得到了改善。在750℃的热解温度下获得的CoNC催化剂与商业Pt/C催化剂相比,具有相同的4e-路径,展现出更高的ORR催化活性、长期稳定性和甲醇耐受性,这得益于其大的比表面积、可分散Co物种的高吡啶氮和石墨氮含量及其优异的导电性。