石墨化介孔碳包裹WC纳米粒子的构建及其氧还原性能研究

崔香枝¹，张琳琳¹，曾黎明^1,2，张晓华^1,2，陈航榕¹，施剑林¹

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室2. 中国科学院大学

摘 要：采用模板复型辅助的化学气相沉积法（CVD）成功制备出一种非贵金属的氧还原反应（ORR）催化剂材料—包裹碳化钨纳米粒子的石墨化介孔碳（WC/MG）复合物。制备的介孔结构WC/MG复合材料不仅具有高氧还原反应电化学催化活性,还表现出良好的电化学稳定性。在O₂饱和的0.1 mol/L KOH电解质溶液中,900℃制备的样品WC/MG-900其半波电势（E1/2）和极限电流密度仅比商用贵金属催化剂Pt/C分别低50 mV和0.2 mA/cm²。KouteckyLevich曲线和旋转环盘电极实验均表明,该介孔结构的WC/MG复合材料表现出近似4电子的ORR反应途径,具有可与Pt/C催化剂相比拟的ORR催化活性,以及比Pt/C更优越的电化学稳定性和耐甲醇性能,使得该介孔结构WC/MG复合物在氧还原电极材料中表现出良好的应用前景。

关键词：碳化钨;石墨化;介孔;氧还原反应;