多孔碳纳米纤维负载Pd纳米颗粒用于增强电催化氧还原性能

采用溶剂热法合成了以锆为金属核心、2-氨基为配体的锆基金属有机骨架(UiO-66)纳米材料,通过静电纺丝技术制备出UiO-66自由分散的聚丙烯腈(PAN/UiO-66)纤维,可控热解得到多孔碳纳米纤维(porous carbon nanofibers,PCNFs),结合湿化学还原法在PCNFs表面沉积Pd纳米颗粒,得到PCNFs@Pd复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术对其形貌、组成、结构进行表征;采用电化学工作站分别测试了PCNFs@Pd在0.1 mol·L^(-1) KOH和0.1 mol·L^(-1) HClO_(4)电解质中氧还原性能(oxygen reduction reaction,ORR)。结果表明,在PAN纤维中添加UiO-66显著提高了PCNFs@Pd(Pd负载量为0.34%)复合材料的ORR性能。相比40%Pt/C,在碱性电解质中,PCNFs@Pd复合材料展示出更低的Tafel斜率、更优异的循环稳定性和耐甲醇中毒性。在酸性电解质中也表现出类似20%Pt/C的催化活性和循环稳定性。

石墨相氮化碳包覆中空碳及其氧气还原性能

以单氰胺为石墨相氮化碳(g-C3N4)前驱体,中空碳纳米球(hollow carbon nanospheres, HCNs)为碳基底,热解制备核壳状石墨相氮化碳包覆中空碳(HCNs@g-C3N4)催化剂。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和红外吸收光谱对其形貌、结构、组成进行表征;并通过电化学工作站对其在碱性电解质中的氧气还原(oxygen reduction reaction, ORR)性能进行测试。探究HCNs、g-C3N4和HCNs@g-C3N4复合材料的结构对ORR性能的影响。结果表明,组成复合材料后,HCNs@g-C3N4的ORR性能相比HCNs,如半波电位提高了80 mV和循环稳定性保持最初电流的90%,得到显著提高。

中空碳球粒径对其氧气还原反应的影响

利用软模板法合成聚吡咯包覆聚苯乙烯(Polystyrene@Polypyrrole, PS@PPy)微球,通过改变十二烷基硫酸钠的用量调控其粒径。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和氮气吸脱附技术对其形貌、结构、比表面积进行表征;并通过旋转圆盘电极对其在碱性条件下的氧气还原(Oxygen Reduction Reaction, ORR)性能进行测试。探究PS@PPy微球衍生的不同粒径(50 nm, 80 nm, 160 nm, 200 nm, 400 nm)中空碳球(Hollow Carbon Spheres, HCS)对ORR性能的影响。结果表明,200 nm直径的HCS具有最高的Langmuir比表面积(732.9 m2•g−1)和孔体积(0.45 cm3•g−1),展现出更高的半波电位,经过10,000s加速耐久性测试,循环稳定性保持最初电流的92.1%。