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分步负载金属法制备铁钴双金属位点高效氧还原电催化剂
1
作者
贾旭东
杨博龙
+2 位作者
程前
李雪丽
向中华
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第4期1578-1593,共16页
过渡金属和氮掺杂的碳(M-N-C)由于优异的电催化活性以及较低的生产成本,成为铂基催化剂的替代。然而,目前的M-N-C催化剂通常涉及金属盐、含氮物质和碳载体的结合,在经过热处理和酸洗过程后得到的催化剂在活性位点密度和传质能力上性能...
过渡金属和氮掺杂的碳(M-N-C)由于优异的电催化活性以及较低的生产成本,成为铂基催化剂的替代。然而,目前的M-N-C催化剂通常涉及金属盐、含氮物质和碳载体的结合,在经过热处理和酸洗过程后得到的催化剂在活性位点密度和传质能力上性能不足。采用分步负载金属法制备了Fe、Co双金属掺杂的M-N-C催化剂。利用Zn2+和Co2+的竞争效应,成功合成了小尺寸且均匀的Zn-Co-ZIFs双金属沸石咪唑骨架。随后,在不形成金属团簇的前提下将最大量的Fe原子嵌入C-Zn-Co-ZIFs-H+前体结构中,使其在热解后能产生大量的FeCo—Nx活性位点。这种改进显著增加了FeCo-N-C-2催化剂中Fe活性位点的含量(1.9%,质量分数),并深度优化了其微孔和介孔结构(860 m^(2)·g^(-1))。该催化剂在0.1 mol·L^(-1) HClO_(4)和0.1 mol·L^(-1) KOH溶液中,氧还原反应(ORR)活性展现出了0.806 V和0.921 V的半波电位,并分别在50000、45000 s恒定电位测试后保持了91.21%和95.32%的活性。将其组装于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)和碱性锌-空气液流电池(ZAFBs)中,峰值功率密度分别达到了746、164 mW·cm^(-2),显示出优越的性能。
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关键词
催化剂
分步负载
金属
法
铁钴双金属位点
电化学
氧还原反应
燃料电池
锌-空气液流电池
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职称材料
题名
分步负载金属法制备铁钴双金属位点高效氧还原电催化剂
1
作者
贾旭东
杨博龙
程前
李雪丽
向中华
机构
北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室
出处
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第4期1578-1593,共16页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFB3807500)
国家自然科学基金项目(22220102003)
+3 种基金
北京市自然科学基金项目(JL23003)
中国博士后基金特别资助项目(2023TQ0020)
“双一流”建设项目(XK180301,XK1804-02)
博士后国家资助计划项目(GZC20230199)。
文摘
过渡金属和氮掺杂的碳(M-N-C)由于优异的电催化活性以及较低的生产成本,成为铂基催化剂的替代。然而,目前的M-N-C催化剂通常涉及金属盐、含氮物质和碳载体的结合,在经过热处理和酸洗过程后得到的催化剂在活性位点密度和传质能力上性能不足。采用分步负载金属法制备了Fe、Co双金属掺杂的M-N-C催化剂。利用Zn2+和Co2+的竞争效应,成功合成了小尺寸且均匀的Zn-Co-ZIFs双金属沸石咪唑骨架。随后,在不形成金属团簇的前提下将最大量的Fe原子嵌入C-Zn-Co-ZIFs-H+前体结构中,使其在热解后能产生大量的FeCo—Nx活性位点。这种改进显著增加了FeCo-N-C-2催化剂中Fe活性位点的含量(1.9%,质量分数),并深度优化了其微孔和介孔结构(860 m^(2)·g^(-1))。该催化剂在0.1 mol·L^(-1) HClO_(4)和0.1 mol·L^(-1) KOH溶液中,氧还原反应(ORR)活性展现出了0.806 V和0.921 V的半波电位,并分别在50000、45000 s恒定电位测试后保持了91.21%和95.32%的活性。将其组装于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)和碱性锌-空气液流电池(ZAFBs)中,峰值功率密度分别达到了746、164 mW·cm^(-2),显示出优越的性能。
关键词
催化剂
分步负载
金属
法
铁钴双金属位点
电化学
氧还原反应
燃料电池
锌-空气液流电池
Keywords
catalyst
step-by-step metal loading method
iron and cobalt-based dual-metalsite
electrochemistry
oxygen reduction reaction
fuel cells
zinc-air flow batteries
分类号
TQ152 [化学工程—电化学工业]
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职称材料
题名
作者
出处
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1
分步负载金属法制备铁钴双金属位点高效氧还原电催化剂
贾旭东
杨博龙
程前
李雪丽
向中华
《化工学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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