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Fe/N/C材料在质子交换膜燃料电池中阴极催化剂的研究进展
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作者 李宬志 冯骞 +1 位作者 李超 刘伟京 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期991-995,共5页
从ORR反应的机理出发,结合Fe/N/C材料的制备方式,从活性位点角度分析了Fe/N/C材料高效氧还原电催化的机制,并针对在高性能Fe/N/C材料开发过程中存在的各种稳定性问题进行阐述。对于Fe/N/C催化剂在燃料电池中的应用前景提出建议和展望,... 从ORR反应的机理出发,结合Fe/N/C材料的制备方式,从活性位点角度分析了Fe/N/C材料高效氧还原电催化的机制,并针对在高性能Fe/N/C材料开发过程中存在的各种稳定性问题进行阐述。对于Fe/N/C催化剂在燃料电池中的应用前景提出建议和展望,为今后Fe/N/C材料的发展提供了参考。 展开更多
关键词 fe/n/c材料 氧还原反应 质子交换膜燃料电池 活性位点 电催化
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S掺杂促进Fe/N/C催化剂氧还原活性的实验与理论研究 被引量:3
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作者 陈驰 张雪 +2 位作者 周志有 张新胜 孙世刚 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1875-1883,共9页
向Fe/N/C非贵金属催化剂中再引入S掺杂是进一步提高其氧还原催化活性的有效方法。为了探究活性提高的原因,本文以三聚氰胺-甲醛树脂为前驱体,氯化钙为模板,氯化铁为铁源,通过添加硫氰化钾(KSCN)来控制热解催化剂的S掺杂量。通过对比分... 向Fe/N/C非贵金属催化剂中再引入S掺杂是进一步提高其氧还原催化活性的有效方法。为了探究活性提高的原因,本文以三聚氰胺-甲醛树脂为前驱体,氯化钙为模板,氯化铁为铁源,通过添加硫氰化钾(KSCN)来控制热解催化剂的S掺杂量。通过对比分析催化剂的物化性质,结合密度泛函理论(DFT)计算,分析S掺杂促进Fe/N/C催化剂氧还原活性的原因。透射电子显微镜(TEM)和N_2吸脱附等温线测试结果表明,S元素可抑制含铁纳米粒子的形成,促使形成多孔碳结构,提高比表面积。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,适量S前驱体可实现较高的S掺杂含量,得到最优的活性,过量的S反而会导致Fe和S的掺杂量同时降低,影响活性。DFT计算结果表明在Fe-N_4大环中引入S掺杂,可增强O_2分子和中间体OOH与Fe-N_4结构中的Fe的相互作用,促进形成Fe―O键,从而导致O―O键的键能显著降低,为后续反应O―O键的断裂提供可能,促进ORR反应的进行。 展开更多
关键词 氧还原反应 非贵金属催化剂 fe/n/c材料 S掺杂 密度泛函理论
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Fe/N/C氧还原催化剂的热稳定性及活性位结构 被引量:4
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作者 陈驰 赖愉姣 +2 位作者 周志有 张新胜 孙世刚 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第4期400-408,共9页
研制高活性的Fe/N/C氧还原催化剂对于降低燃料电池成本、实现商业化应用有重要意义.为实现Fe/N/C催化剂的理性设计,需要深入研究其活性位结构.本文发展一种研究活性位结构的新策略,以预先合成好的聚间苯二胺基Fe/N/C催化剂(Pm PDA-Fe Nx... 研制高活性的Fe/N/C氧还原催化剂对于降低燃料电池成本、实现商业化应用有重要意义.为实现Fe/N/C催化剂的理性设计,需要深入研究其活性位结构.本文发展一种研究活性位结构的新策略,以预先合成好的聚间苯二胺基Fe/N/C催化剂(Pm PDA-Fe Nx/C)为起始物,对其在1000~1500 o C高温下再次进行热处理并使其失活,通过关联催化剂热处理前后的结构变化与氧还原催化性能来揭示活性位结构.实验结果表明,随着热处理温度升高,活性中心结构被破坏,铁原子析出团聚并形成纳米颗粒,氮元素挥发损失,导致催化剂失活.XPS分析显示,低结合能含氮物种的含量与催化剂的ORR活性呈良好的正相关性,表明活性中心很可能是由吡啶N和Fe-N物种构成的. 展开更多
关键词 fe/n/c催化剂 氧还原反应 活性位 吡啶型n fe-n物种
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燃料电池Fe/N/C氧还原催化剂近十年研究进展 被引量:1
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作者 谢敏 晁自胜 《材料科学》 CAS 2020年第9期766-785,共20页
燃料电池阴极贵金属铂(Pt)基催化剂的高成本阻碍了其大规模商业化应用。铁和氮共掺杂的碳材料(Fe/N/C)在酸性条件下具有较高的活性和四电子选择性,使其成为最有可能替代铂的催化,近年来已经成为研究热点。为提高Fe/N/C催化剂的活性,创... 燃料电池阴极贵金属铂(Pt)基催化剂的高成本阻碍了其大规模商业化应用。铁和氮共掺杂的碳材料(Fe/N/C)在酸性条件下具有较高的活性和四电子选择性,使其成为最有可能替代铂的催化,近年来已经成为研究热点。为提高Fe/N/C催化剂的活性,创新策略被不断提出,金属有机框架(MOFs)和单原子催化剂(SACs)开始运用于催化剂的探究,Fe/N/C催化剂展现出更加优异的性能。由于氧还原过程的复杂以及热解产物的成分不确定性,Fe/N/C的催化机理和活性位点一直存在争议。近年来随着科技的进步,各种原位和非原位技术的运用,Fe/N/C的催化机理和活性位点逐渐清晰化。本文视角独特,详尽地介绍Fe/N/C近十年来研究进展,并且指出存在的主要问题,希望能为该类催化剂的优化设计指明方向。 展开更多
关键词 燃料电池 氧还原催化剂 fe/n/c 金属有机框架 单原子催化剂
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燃料电池阴极非铂Fe/N/C和Co/N/C电催化剂的研究进展 被引量:3
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作者 万术伟 张靖 邓棚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1087-1092,共6页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。对于阴极催化剂,研究重点一方面是改进电极结构,提高催化剂的利用率,另一方面是寻求高效廉价的可替代贵金属的催化剂。介绍了一种非贵金属的阴极电催化剂(Fe/N/C和Co/N/C体系)的研究进展,包括制备方法的发展历程、载体的影响、前驱体的影响(Fe/Co)、热处理工艺的影响、催化活性的评价方法及催化机理初探和稳定性。该体系的催化剂由于原料来源广泛、价格低廉,使其受到了广泛的关注,同时其活性也相比早期的研究有了很大的提高,但是目前制约其应用的一大因素是其稳定性,这需要我们不断地努力才能实现该种非贵金属催化剂的应用。 展开更多
关键词 fe/n/c co/n/c 非贵金属催化剂 活性评价 催化机理
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A mesoporous Fe/N/CORR catalyst for polymer electrolyte membrane fuel cells 被引量:3
6
作者 石尉 王宇成 +3 位作者 陈驰 杨晓冬 周志有 孙世刚 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1103-1108,共6页
Fe/N/C is a promising non-platinum catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR). Even so, mass transfer remains a challenge in the application of Fe/N/C to proton exchange membrane fuel cells, due to the high ca... Fe/N/C is a promising non-platinum catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR). Even so, mass transfer remains a challenge in the application of Fe/N/C to proton exchange membrane fuel cells, due to the high catalyst loadings required. In the present work, mesoporous Fe/N/C was syn- thesized through heat treatment of K]600 carbon black coated with poly-2-aminobenzimidazole and FeC13. The as-prepared Fe/N/C possesses a unique hollow-shell structure that contains a buffer zone allowing both water formation and vaporization, and also facilitates the mass transfer of gas- eous oxygen. This catalyst generated an oxygen reduction reaction activiW of 9.21 A/g in conjunc- tion with a peak power density of 0.71 W/cm2. 展开更多
关键词 fe/n/c catalystnon-platinum catalystOxygen reduction reactionMesoporeHollow-shell structure
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Highly efficient Fe/N/C catalyst using adenosine as C/N-source for APEFC
7
作者 Huan Ren Ying Wang +3 位作者 Xun Tang Juntao Lu Li Xiao Lin Zhuang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期616-621,共6页
An environmentally friendly precursor, adenosine, has been used as a dual source of C and N to synthesize nitrogen-doped carbon catalyst with/without Fe. A hydrothermal carbonization method has been used and water is ... An environmentally friendly precursor, adenosine, has been used as a dual source of C and N to synthesize nitrogen-doped carbon catalyst with/without Fe. A hydrothermal carbonization method has been used and water is the carbonization media. The morphology of samples with/without Fe component has been compared by HRTEM, and the result shows that Fe can promote the graphitization of carbon. Further electro-chemical test shows that the oxygen reduction reaction(ORR) catalytic activity of Fe-containing sample(C–Fe N) is much higher than that of the Fe-free sample(C–N). Additionally, the intermediates of C–Fe N formed during each synthetic procedure have been thoroughly characterized by multiple methods,and the function of each procedure has been discussed. The C–Fe N sample exhibits high electro-catalytic stability and superior electro-catalytic activity toward ORR in alkaline media, with its half-wave potential 20 mV lower than that of commercial Pt/C(40 wt%). It is further incorporated into alkaline polymer electrolyte fuel cell(APEFC) as the cathode material and led to a power density of 100 m W/cm;. 展开更多
关键词 n-doped carbon catalyst ORR Fuel cell Alkaline polymer electrolyte fe/n/c
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The degradation of cathodic Fe/N/C catalyst in PEMFCs:The evolution of remanent active sites after demetallation
8
作者 Xiaohua Yang Wentao Sun +5 位作者 Jiatang Chen Yang Gao Rongxian Zhang Qun Luo Tao Lyu Lei Du 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期100-106,共7页
The state-of-the-art Fe/N/C catalyst has presented comparable initial cathode performance to the benchmark Pt/C catalyst in proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs).However,the major bottleneck is its significant a... The state-of-the-art Fe/N/C catalyst has presented comparable initial cathode performance to the benchmark Pt/C catalyst in proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs).However,the major bottleneck is its significant activity decay in real-world PEMFC cells.The superposed“fast decay”and“slow decay”have been well documented to describe the degradation process of Fe/N/C catalysts during PEMFC operation.The fast decay has been well understood in close relation to the demetallation at the initial 15-h stability test.Nevertheless,it is still unclear how the remanent active sites evolve after demetallation.To this end,the catalyst performance and evolution of a typical Fe/N/C active site were herein investigated through postmortem characterizations of the membrane electrode assemblies(MEAs)after different operations.It is presented that 1 bar pressure and 80℃ temperature are the optimized conditions for Fe/N/C MEA.Particularly,the“fast decay”in the initial 15 h is immune to the various operating parameters,while the“slow decay”highly depends on the applied temperature and pressure.According to the X-ray absorption spectra(XAS)analysis and stability test of MEA,the gradual evolution of Fe-N coordination to Fe-O is found correlated with the“slow decay”and accounts for the catalyst decay after the demetallation process. 展开更多
关键词 fe/n/c Stability Decay mechanism Metal oxidation PEMFcS
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MOF衍生的Fe-N-C电催化剂,用于高效氧还原反应
9
作者 张景涛 王奎 +3 位作者 刘乐 任杰 杨浩伟 闫晓丽 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期8103-8110,8127,共9页
由于传统能源的大量消耗与环境污染等问题,探索高效清洁的新型能源显的越来越重要。锌空电池作为一种绿色清洁能源受到了广泛的关注,然而其阴极氧还原(ORR)反应较为缓慢限制了其大规模应用。因此开发一种高效、绿色经济的非贵金属催化... 由于传统能源的大量消耗与环境污染等问题,探索高效清洁的新型能源显的越来越重要。锌空电池作为一种绿色清洁能源受到了广泛的关注,然而其阴极氧还原(ORR)反应较为缓慢限制了其大规模应用。因此开发一种高效、绿色经济的非贵金属催化剂对氧还原反应至关重要。以金属-有机骨架(MOF)作为前驱体,通过高温热解合成了铁基氮掺杂碳电催化剂(Fe-N-C)。Fe-N-C催化剂由于其较强的金属-氮配位结构可以避免金属原子的聚集和溶解,使金属原子均匀分散在氮掺杂的碳载体上,实现较高的ORR性能。制备的Fe-N-C-2催化剂具有丰富的孔隙结构和大量的Fe-N X活性位点。其在碱性电解质中半波电位为0.91 V,在酸性电解质中半波电位为0.75 V。同时将其应用于锌空电池具有高达1.47 V的开路电压和163.1 mW/cm^(2)的功率密度。该策略为设计二维结构以构建高性能电催化剂提供了一种有前途的方法。 展开更多
关键词 非贵金属催化剂 金属-有机框架 fe-n-c 氧还原反应 锌空气电池
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MOFs衍生多孔TiO_(2)/C、N掺杂Fe_(2)O_(3)复合材料的制备及其光催化性能 被引量:1
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作者 谢倩祎 程爱华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期47-55,共9页
将TiO_(2)加入NH_(2)-MIL-101(Fe)前驱体中,采用溶剂热法制备TiO_(2)/NH_(2)-MIL-101(Fe),进一步经高温热处理得到TiO_(2)/C、N掺杂Fe_(2)O_(3)复合材料(TiO_(2)/C、N-Fe_(2)O_(3))。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能... 将TiO_(2)加入NH_(2)-MIL-101(Fe)前驱体中,采用溶剂热法制备TiO_(2)/NH_(2)-MIL-101(Fe),进一步经高温热处理得到TiO_(2)/C、N掺杂Fe_(2)O_(3)复合材料(TiO_(2)/C、N-Fe_(2)O_(3))。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征、组成及光谱特性进行表征。在模拟太阳光照射下对罗丹明B(RhB)溶液进行降解,评价其光催化活性。结果表明,C、N均匀掺杂在Fe_(2)O_(3)中,TiO_(2)复合C、N掺杂Fe_(2)O_(3)后禁带宽度减小,模拟太阳光照射2.5 h后,在0.1 g/L TiO_(2)/C、N-Fe_(2)O_(3)复合材料的光催化作用下,10 mg/L罗丹明B的去除率达到95%,速率常速为0.0192 min^(-1),效果较TiO_(2)和C、N-Fe_(2)O_(3)有明显提高。所得复合材料稳定性好、可重复利用。MOFs衍生多孔C、N掺杂Fe_(2)O_(3)与TiO_(2)的复合缩短了带隙,强化了空穴与电子的分离从而提高可见光催化活性。 展开更多
关键词 fe基-MOFs 光催化 TiO_(2)/cn掺杂fe_(2)O_(3) 罗丹明B
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Fe-N-C单原子纳米酶用于比色-电化学法检测H_(2)O_(2) 被引量:1
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作者 胡丽君 李佳慧 翟艳玲 《聊城大学学报(自然科学版)》 2024年第2期62-68,共7页
具有类酶活性的纳米材料,即纳米酶,已经引起生物催化领域的广泛关注。以原子分散的Fe-N-C单原子催化剂,定义为Fe-N-C单原子纳米酶,具有与某些血红素酶相似的结构,因此具有模拟酶活性。采用二氧化硅模板法制备了Fe-N-C单原子纳米酶,分层... 具有类酶活性的纳米材料,即纳米酶,已经引起生物催化领域的广泛关注。以原子分散的Fe-N-C单原子催化剂,定义为Fe-N-C单原子纳米酶,具有与某些血红素酶相似的结构,因此具有模拟酶活性。采用二氧化硅模板法制备了Fe-N-C单原子纳米酶,分层多孔纳米结构加速了电子转移,进一步提高了反应动力学。由于其固有的理化性质,表现出高的过氧化物酶性能。此外,Fe-N-C纳米酶在较高温度和强酸强碱条件下仍保持较高活性,表明其具有良好的稳定性。以该Fe-N-C纳米酶构建了过氧化氢(H_(2)O_(2))比色传感器,其线性范围为0.05~100 mmol/L、检测限为0.039 mmol/L。此外,该Fe-N-C纳米酶还可应用于电化学检测H_(2)O_(2)。该基于Fe-N-C的H_(2)O_(2)比色体系在临床医学和食品环境分析中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 fe-n-c 单原子纳米酶 过氧化氢 比色检测 电化学检测
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γ-Fe_(2)O_(3)空心球/Fe-N-C宽电位窗口选择性电催化还原CO_(2)为CO的研究
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作者 聂邓根 赵小杰 +1 位作者 胡唯唯 郭振国 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期124-129,共6页
Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO_(2)为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)_(3)Cl_(2)(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通... Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO_(2)为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)_(3)Cl_(2)(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通过热解得到新颖的Fe-N-C担载γ-Fe_(2)O_(3)空心球材料。利用SEM、HR-TEM、XRD、XPS等对催化剂进行表征,并对其电催化还原CO_(2)的性能进行测试。结果表明,该催化剂在-0.5~-1.1 V(相对于可逆氢电极)宽电位窗口表现出优异的CO选择性(CO的法拉第效率大于97%),且在-0.6 V连续电解2 h后电流密度和CO的法拉第效率均基本保持不变,表现出卓越的稳定性。 展开更多
关键词 fe-n-c 电催化 cO_(2)还原 配合物 电位窗口
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石墨烯负载Fe-N/C复合型氧还原催化剂 被引量:3
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作者 李赏 李沛 +2 位作者 赵伟 康欢 潘牧 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1737-1742,共6页
采用浸渍法,以聚吡咯为配体,在合成过程中掺入氧化石墨烯,制备了具有三明治结构的NG/Fe-N/C复合型催化剂,通过石墨烯和Fe-N/C之间的协同效应,提高了复合型催化剂的氧还原活性和耐久性能.采用XRD,SEM,TEM和XPS等方法对催化剂的化学成分... 采用浸渍法,以聚吡咯为配体,在合成过程中掺入氧化石墨烯,制备了具有三明治结构的NG/Fe-N/C复合型催化剂,通过石墨烯和Fe-N/C之间的协同效应,提高了复合型催化剂的氧还原活性和耐久性能.采用XRD,SEM,TEM和XPS等方法对催化剂的化学成分、物理结构和形貌进行了表征.结果表明,当氧化石墨烯的掺入质量分数为25%,热处理温度为800℃时,催化剂具有最佳氧还原活性.循环伏安加速测试表明,NG/Fe-N/C-25催化剂稳定性优于商业20%Pt/C催化剂.NG/Fe-N/C-25催化剂的氮含量为5.17%,其中,石墨氮和吡啶氮的含量分别占44.35%和32.66%,较高的石墨氮和吡啶氮含量使催化剂具有优良的氧还原反应(ORR)催化活性和稳定性. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 聚吡咯 掺氮石墨烯 氧还原反应 稳定性 三明治结构nG/fe-n/c催化剂
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Accelerated oxygen reduction on Fe/N/C catalysts derived from precisely-designed ZIF precursors 被引量:7
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作者 Ergui Luo Chen Wang +7 位作者 Yang Li Xian Wang Liyuan Gong Tuo Zhao Zhao Jin Junjie Ge Changpeng Liu Wei Xing 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2420-2426,共7页
Fe/N/C material is the most competitive alternative to precious-metal catalysts for oxygen reduction.In view of the present consensus on active centers,further effort is directed at maximizing the density of single Fe... Fe/N/C material is the most competitive alternative to precious-metal catalysts for oxygen reduction.In view of the present consensus on active centers,further effort is directed at maximizing the density of single Fe atoms.Here,the imperfections in commonly used doping strategy of Fe for the synthesis of zeolitic imidazolateframework(ZIF)-derived Fe/N/C catalysts are revealed.More importantly,a strikingly improved catalyst is obtained by a‘second pyrolysis’method and delivers a half-wave potential of 0.825 V(vs.RHE)in acidic media.The strong confinement effect of carbonaceous host accounts for the formation of dense single-atom sites and thus the high activity.Our findings will potentially facilitate future improvement of M/N/C catalysts. 展开更多
关键词 ELEcTROcATALYSIS fuel cells oxygen reduction fe/n/c single-atom catalysts
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Fluorescence detection of hydroxyl radical generated from oxygen reduction on Fe/N/C catalyst 被引量:7
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作者 Li-Na Chen Wen-Song Yu +7 位作者 Tao Wang Xiao-Dong Yang Hui-Juan Yang Zhi-Xin Chen Tan Wang Na Tian Zhi-You Zhou Shi-Gang Sun 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期198-202,共5页
Pyrolyzed Fe/N/C catalyst has been considered as the most promising candidate to replace Pt for oxygen reduction reaction(ORR) in fuel cells.However,poor stability of Fe/N/C catalyst,mainly attributed to the oxidation... Pyrolyzed Fe/N/C catalyst has been considered as the most promising candidate to replace Pt for oxygen reduction reaction(ORR) in fuel cells.However,poor stability of Fe/N/C catalyst,mainly attributed to the oxidation corrosion by aggressive ·OH radical,severely hampers its applications.However,the exact mechanism for generation of ·OH is unclear yet.Herein,we developed a fluorescent method to effectively detect ·OH generated from ORR on Fe/N/C catalyst by using coumarin as a fluorescent probe.A great difference in potential dependence between ·OH and H2O2 generated from the ORR was observed,which suggests that ·OH is not generated from the decomposition of H2O2 as traditional viewpoint. 展开更多
关键词 oxygen reduction reaction fe/n/c catalysts RADIcAL cOUMARIn fluorescent probe
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热处理温度对Fe-N-C-t催化ORR性能的影响及动力学研究 被引量:1
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作者 张晶 马飞 +1 位作者 柳璐 张蓉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1195-1200,共6页
选用天然高分子化合物壳聚糖(CS)与水杨醛(salicylaldehyde)反应生成壳聚糖水杨醛席夫碱(CS-Sal),CS-Sal又与过渡金属Fe盐发生螯合反应,得到壳聚糖水杨醛席夫碱Fe配合物(Fe-CS-Sal)。将Fe-CS-Sal负载于活化的高纯石墨上,在N2氛围中进行... 选用天然高分子化合物壳聚糖(CS)与水杨醛(salicylaldehyde)反应生成壳聚糖水杨醛席夫碱(CS-Sal),CS-Sal又与过渡金属Fe盐发生螯合反应,得到壳聚糖水杨醛席夫碱Fe配合物(Fe-CS-Sal)。将Fe-CS-Sal负载于活化的高纯石墨上,在N2氛围中进行不同温度的热处理,得到系列催化剂Fe-N-C-t(t=200℃,400℃,600℃,800℃,1000℃)。运用循环伏安法(CV)、计时库仑法(CC)研究了Fe-N-C-t催化剂电催化氧还原反应(ORR)的催化性能,并结合FT-IR、XRD结构表征,探索了Fe-N-C-t催化剂电催化ORR的催化活性位。结果表明,催化剂Fe-N-C-1000对ORR的电催化活性最好。同时根据循环伏安法和计时电流法计算得出ORR的动力学参数,提出了在此催化剂上可能发生的ORR的催化机理。 展开更多
关键词 热处理 fe-n-c-t 电化学 催化剂 氧还原 动力学
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Interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with enhanced oxygen catalysis performance for fuel cells application 被引量:3
17
作者 Xue Yin Ligang Feng +6 位作者 Wen Yang Yuanxi Zhang Haiyan Wu Le Yang Lei Zhou Lin Gan Shaorui Sun 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2022年第3期2138-2146,共9页
The low intrinsic activity of Fe/N/C oxygen catalysts restricts their commercial application in the fuel cells technique;herein,we demonstrated the interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with pri... The low intrinsic activity of Fe/N/C oxygen catalysts restricts their commercial application in the fuel cells technique;herein,we demonstrated the interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with primarily enhanced oxygen reduction performance for fuel cells applications.The strong interaction between F and Fe-N4 active sites modifies the catalyst interfacial properties as revealed by X-ray absorption structure spectrum and density functional theory calculations,which changes the electronic structure of Fe-N active site resulting from more atoms around the active site participating in the reaction as well as super-hydrophobicity from C–F covalent bond.The hybrid contribution from active sites and carbon support is proposed to optimize the three-phase microenvironment efficiently in the catalysis electrode,thereby facilitating efficient oxygen reduction performance.High catalytic performance for oxygen reduction and fuel cells practical application catalyzed by Fe/N/C-F catalyst is thus verified,which offers a novel catalyst system for fuel cells technique. 展开更多
关键词 interface engineering fe/n/c catalyst cF_(4)plasma treatment three-phase microenvironment proton exchange membrane fuel cells
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以Fe-N/C为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池 被引量:1
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作者 田永梅 徐暘 +2 位作者 高原 曹殿学 王贵领 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1125-1127,共3页
以铝合金为阳极,Fe-N/C为阴极组装了金属过氧化氢半燃料电池,研究了H2O2浓度、KOH浓度、电解液流速及测试温度对电池性能的影响。结果表明,过氧化氢浓度为0.6 mol/L、KOH浓度为3 mol/L、电解液流速为80 mL/min时电池的开路电压为1.3 V,... 以铝合金为阳极,Fe-N/C为阴极组装了金属过氧化氢半燃料电池,研究了H2O2浓度、KOH浓度、电解液流速及测试温度对电池性能的影响。结果表明,过氧化氢浓度为0.6 mol/L、KOH浓度为3 mol/L、电解液流速为80 mL/min时电池的开路电压为1.3 V,最大功率密度达到51 mW/cm2。恒电流放电表明电池在碱性溶液中稳定性良好。 展开更多
关键词 Al-H2O2半燃料电池 fe-n/c阴极催化剂 H2O2电还原
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Fe-C-N,Fe-C-Nb和Fe-C-Nb-N熔体活度相互作用系数 被引量:1
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作者 陈二保 王世俊 《矿冶》 CAS 2007年第4期45-48,共4页
实验测定了1400℃温度下C和N在Fe-C-N和Fe-C-Nb-N熔体中的饱和溶解度。Fe-C-Nb熔体中C的饱和溶解度计算式为xC=0.1891+2.500xNb或-lnxC-9.754xC=-36.09xNb-0.1815。C和N在Fe-C-Nb-N熔体中的饱和溶解度随Nb浓度增加而增加。根据Fe-C熔体... 实验测定了1400℃温度下C和N在Fe-C-N和Fe-C-Nb-N熔体中的饱和溶解度。Fe-C-Nb熔体中C的饱和溶解度计算式为xC=0.1891+2.500xNb或-lnxC-9.754xC=-36.09xNb-0.1815。C和N在Fe-C-Nb-N熔体中的饱和溶解度随Nb浓度增加而增加。根据Fe-C熔体的热力学性质、Fe-C-N熔体中C和N之间的活度相互作用系数、C在Fe-C-Nb熔体中及C和N在Fe-C-N和Fe-C-Nb-N熔体中的饱和溶解度,通过严格的热力学推导和计算,获得了Fe-C-N熔体中C与N之间、Fe-C-Nb熔体中C和Nb之间及Fe-C-Nb-N熔体中Nb与N之间的活度相互作用系数:eCN=0.2022,εCNb=-36.09,eCNb=-0.6843和eNNb=-0.1406。 展开更多
关键词 fe-c-n熔体 fe-c-nb-n熔体 fe-c-nb熔体 括度相互作用系数
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Influence of different Fe doping strategies on modulating active sites and oxygen reduction reaction performance of Fe, N-doped carbonaceous catalysts 被引量:1
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作者 Yang Liu Suqiong He +2 位作者 Bing Huang Ziyan Kong Lunhui Guan 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第7期511-520,I0013,共11页
Fe/N/C catalysts,synthesized through the pyrolysis of Fe-doped metal–organic framework (MOF) precursors,have attracted extensive attention owing to their promising oxygen reduction reaction (ORR) catalytic activity i... Fe/N/C catalysts,synthesized through the pyrolysis of Fe-doped metal–organic framework (MOF) precursors,have attracted extensive attention owing to their promising oxygen reduction reaction (ORR) catalytic activity in fuel cells and/or metal-air batteries.However,post-treatments (acid washing,second pyrolysis,and so on) are unavoidable to improve ORR catalytic activity and stability.The method for introducing Fe^(3+) sources (anhydrous Fe Cl_(3)) into the MOF structure,in particular,is a critical step that can avoid time-consuming post-treatments and result in more exposed Fe-N_(x) active sites.Herein,three different Fe doping strategies were systematically investigated to explore their influence on the types of active sites formed and ORR performance.Fe-NC(Zn^(2+)),synthesized by one-step pyrolysis of Fe doped ZIF-8 (Zn^(2+)) precursor which was obtained by adding the anhydrous Fe Cl_(3)source into the Zn(NO_(3))_(2)·6H_(2)O/methanol solution before mixing,possessed the highest Fe-N_(x)active sites due to the high-efficiency substitution of Zn^(2+)ions with Fe^(3+) ions during ZIF-8 growth,the strong interaction between Fe^(3+) ions and N atoms of 2-Methylimidazole (2-MIm),and ZIF-8’s micropore confinement effect.As a result,Fe-NC(Zn^(2+)) presented high ORR activity in the entire p H range (p H=1,7,and 13).At p H=13,Fe-NC(Zn^(2+)) exhibited a half-wave potential (E1/2) of 0.95 V (vs.reversible hydrogen electrode),which was 70 m V higher than that of commercial Pt/C.More importantly,Fe-NC(Zn^(2+)) showed superior ORR stability in neutral media without performance loss after 5,000 cycles.A record-high open-circuit voltage(1.9 V) was obtained when Fe-NC(Zn^(2+)) was used as a cathodic catalyst in assembled Mg-air batteries in neutral media.The assembled liquid and all-solid Mg-air batteries with high performance indicated that Fe-NC(Zn^(2+)) has enormous potential for use in flexible and wearable Mg-air batteries. 展开更多
关键词 Mg-air battery Oxygen reduction reaction Single-atom fe/n/c catalysts fe doping strategies Zeolitic imidazole frameworks
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