Fe-PPy-TsOHC用作质子交换膜燃料电池氧电极催化剂的研究.PDF

第 32 卷 第 4 期 无 机 材 料 学 报 Vol. 32 No. 4 2017 年 4 月 Journal of Inorganic Materials Apr., 2017 文章编号: 1000-324X(2017)04-0393-07 DOI: 10.15541/ji Fe-PPy-TsOH/C 用作质子交换膜燃料电池氧电极催化剂的研究 李姝玲, 原鲜霞, 孔海川, 徐 进, 马紫峰 (上海交通大学 化学工程系, 上海 200240) 摘 要: 氧电极催化剂是制约质子交换膜燃料电池(PEMFCs)发展和应用的一个重要因素, 开发低价高效的非贵金 属催化剂对 PEMFCs 来说已成为当务之急。本研究选择氮掺杂的碳载过渡金属(M-N/C)类催化剂为研究对象, 以铁 盐作为金属前驱体, BP2000 为碳源, 聚吡咯(PPy)为氮源, 对甲基苯磺酸(TsOH)为掺杂剂, 合成了非贵金属催化剂 Fe-PPy-TsOH/C, 探究了不同的热处理温度及钴原子的掺杂对其氧还原催化性能的影响。研究结果表明: 800℃制备 的 Fe-PPy-TsOH/C 催化剂因结晶度高、颗粒大小适中且分布均匀而具有最佳的氧还原催化性能; 一定量的钴原子 取代可以改善 Fe-PPy-TsOH/C 的氧还原催化性能, 当钴的掺杂量为 33.33%时(铁钴原子比为 2︰1), 催化剂的性能 达到最优。 关 键 词: 质子交换膜燃料电池; 氧还原; Fe-PPy-TsOH/C 催化剂; 热处理; 钴掺杂 中图分类号: O646 文献标识码: A Fe-PPy-TsOH/C as Cathode Catalyst for Proton Exchange Membrane Fuel Cells LI Shu-Ling, YUAN Xian-Xia, KONG Hai-Chuan, XU Jin, MA Zi-Feng (Department of Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract: Cathode catalyst is a dominant parameter hindering the development of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), exploiting non-precious metal based catalysts with low cost and high activity has become an ur- gent task in recent decades. In this work, a non-precious metal based catalyst of heat-treated nitrogen doped carbon supported transition metal based catalyst (M-N/C catalyst) was chosen as the subject, and a series of Fe-PPy-TsOH/C catalysts were synthesized